離網(wǎng)型微電網(wǎng)自動(dòng)投切控制電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種離網(wǎng)型微電網(wǎng)自動(dòng)投切控制電路，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、柴油發(fā)電機(jī)組、蓄電池組、充放電電路以及逆變器，在充放電電路的放電端口連接有穩(wěn)壓模塊，該穩(wěn)壓模塊的輸出端產(chǎn)生一基準(zhǔn)電壓到電壓比較器的反相輸入端，電壓比較器的正相輸入端獲取放電端口的采樣電壓，電壓比較器的輸出端與柴油發(fā)電機(jī)組的點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路相連，在點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路上還連有一繼電器。其效果是：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，能夠通過穩(wěn)壓器保證基準(zhǔn)電壓和點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路的電源電壓穩(wěn)定，通過采樣電路和電壓比較器對(duì)蓄電池組的放電電壓進(jìn)行采樣和判別，最終自動(dòng)控制柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)電源輸出的自動(dòng)投切，保證了離網(wǎng)型微電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。
【專利說明】 離網(wǎng)型微電網(wǎng)自動(dòng)投切控制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電力投切控制電路，具體地講，是一種離網(wǎng)型微電網(wǎng)自動(dòng)投切控制電路，屬于電氣控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源和環(huán)境問題日益受到人們的關(guān)注。常規(guī)能源不僅資源有限，甚至造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，與可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能環(huán)保的科學(xué)策略相悖。為了減少對(duì)環(huán)境的影響，滿足不斷增長(zhǎng)的能源需求，以新能源發(fā)電為基礎(chǔ)的微電網(wǎng)也受到電力企業(yè)和用戶的關(guān)注，而微電網(wǎng)的可靠性及其對(duì)電網(wǎng)、用戶的影響成為近幾年微電網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的重要研究課題之一。
[0003]在離網(wǎng)型微電網(wǎng)中，負(fù)荷僅由內(nèi)部電源供電，如圖1所示，以風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為例，通常包括風(fēng)電機(jī)組、柴油發(fā)電機(jī)組以及儲(chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)通常采用蓄電池組，當(dāng)風(fēng)力足夠時(shí)，利用風(fēng)電機(jī)組發(fā)電并將多余的電能存儲(chǔ)在蓄電池中，而當(dāng)電力不足時(shí)，再通過柴油發(fā)電機(jī)組工作進(jìn)行補(bǔ)償。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，人們研究的熱點(diǎn)大多是如何進(jìn)行風(fēng)力監(jiān)控，如何提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率，或者是如何保證蓄電池組的輸出穩(wěn)定，當(dāng)蓄電池電能輸出不足時(shí)，往往是通過人工啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)電力補(bǔ)償，系統(tǒng)的智能化程度低，電力投切過程中難以保證負(fù)荷運(yùn)行狀況的平滑過渡。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種離網(wǎng)型微電網(wǎng)自動(dòng)投切控制電路，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電量小時(shí)，無法及時(shí)對(duì)蓄電池組進(jìn)行電能供應(yīng)，通過對(duì)蓄電池組的放電狀況進(jìn)行檢測(cè)，然后自動(dòng)控制柴油發(fā)電機(jī)組開啟，通過切換柴油發(fā)電機(jī)組來實(shí)現(xiàn)電力補(bǔ)償，保證微電網(wǎng)內(nèi)部的電力供應(yīng)，便于系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的具體技術(shù)方案如下:
[0007]—種離網(wǎng)型微電網(wǎng)自動(dòng)投切控制電路，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、柴油發(fā)電機(jī)組以及蓄電池組，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電能輸出端經(jīng)過充放電電路的充電端口向所述蓄電池組充電，該蓄電池組再經(jīng)過所述充放電電路的放電端口與逆變器相連，蓄電池組放出的直流電源經(jīng)過所述逆變器轉(zhuǎn)換為交流輸出，其關(guān)鍵在于:在所述充放電電路的放電端口連接有一穩(wěn)壓模塊，該穩(wěn)壓模塊的輸出端經(jīng)過一路分壓電路產(chǎn)生一基準(zhǔn)電壓到電壓比較器的反相輸入端，該電壓比較器的正相輸入端連接一采樣電路獲取所述充放電電路的放電端口的采樣電壓，所述電壓比較器的輸出端與所述柴油發(fā)電機(jī)組的點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路相連，該點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路的電源端接所述穩(wěn)壓模塊的輸出端，在所述點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端與直流接地端之間還串接有一繼電器的線圈繞組，該繼電器的常閉觸點(diǎn)與所述逆變器的輸出端連接，該繼電器的常開觸點(diǎn)與所述柴油發(fā)電機(jī)的電能輸出端連接，該繼電器的公共觸點(diǎn)作為交流輸出的接線端。
[0008]基于上述電路連接結(jié)構(gòu)，電壓比較器正相輸入端的采樣電壓表征了蓄電池組的放電狀況，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電量不足時(shí)，系統(tǒng)會(huì)逐步消耗蓄電池組內(nèi)部存儲(chǔ)的電能，當(dāng)蓄電池組放電到一定程度不能滿足正常供電時(shí)，則需要通過柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行能量補(bǔ)償，通過在電壓比較器的反相輸入端輸入一基準(zhǔn)電壓，當(dāng)采樣電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，則電壓比較器輸出一控制信號(hào)來控制柴油發(fā)電機(jī)的點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路工作，同時(shí)利用繼電器的開關(guān)觸點(diǎn)對(duì)輸出線路進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)型微電網(wǎng)內(nèi)部電力投切的自動(dòng)控制，保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
[0009]作為進(jìn)一步描述，所述采樣電路包括電阻R1、電阻R2和電阻R3，且電阻R1、電阻R2和電阻R3依次串接在所述充放電電路的放電端口與直流接地端之間，電阻R2的高電平端向所述穩(wěn)壓器提供電源輸入，電阻R3的高電平端向所述電壓比較器的正相輸入端提供所述采樣電壓。
[0010]再進(jìn)一步描述，所述分壓電路包括電阻R4、電阻R5以及電阻R6，且電阻R4、電阻R5和電阻R6依次串接在穩(wěn)壓器電源輸出端和直流接地端之間，電阻R5的高電平端向所述點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路提供電源輸入，電阻R6的高電平端向所述電壓比較器的反相輸入端提供所述基準(zhǔn)電壓。
[0011]通過采用上述電路結(jié)構(gòu)，一方面，在蓄電池組輸出電壓的變化范圍內(nèi)，穩(wěn)壓器可以保證電壓比較器的基準(zhǔn)電壓和點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路的電源電壓穩(wěn)定，另一方面也可以通過采樣電路和分壓電路對(duì)需要比較的兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，通過合理調(diào)整各個(gè)電阻的比例關(guān)系，可以準(zhǔn)確的找到蓄電池組放電電壓的可靠臨界點(diǎn)，便于及時(shí)進(jìn)行電力投切。
[0012]為了更好的實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)組的點(diǎn)火控制，所述點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路包括點(diǎn)火線圈L，該點(diǎn)火線圈L的一端與所述電阻R5的高電平端相連，該點(diǎn)火線圈L的另一端串一開關(guān)元件后與所述直流接地端相連，在所述點(diǎn)火線圈L的兩端之間反向連接有二極管D1，在所述點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路中還設(shè)置有三極管Q1，該三極管Ql的基極接所述電壓比較器的輸出端，該三極管Ql的集電極經(jīng)過電阻R7接所述電阻R5的高電平端，該三極管Ql的發(fā)射極與所述直流接地端相連，在所述三極管Ql的集電極與直流接地端之間串接有繼電器的線圈繞組和電阻R8，所述三極管Ql的集電極還經(jīng)過電阻R9與所述開關(guān)元件的控制端相連。
[0013]基于上述電路可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)蓄電池組放電充足時(shí)，電壓比較器的正相輸入端所得的米樣電壓高于反相輸入端輸入的基準(zhǔn)電壓，電壓比較器輸出一高電平信號(hào)，此時(shí)三極管Ql導(dǎo)通，其集電極的電壓較低，無法促使繼電器和點(diǎn)火線圈L工作，蓄電池組放電經(jīng)過逆變器后直接作為交流輸出。當(dāng)蓄電池組放電不足時(shí)，電壓比較器的正相輸入端所得的采樣電壓低于反相輸入端輸入的基準(zhǔn)電壓，電壓比較器輸出一低電平信號(hào)，此時(shí)三極管Ql斷開，其集電極的電壓較高，促使繼電器和點(diǎn)火線圈L工作，柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，并且繼電器的常開開關(guān)閉合，柴油發(fā)電機(jī)直接輸出交流電源。
[0014]作為優(yōu)選，所述開關(guān)元件為單向可控硅D2。
[0015]為了適應(yīng)柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)過程中電力輸出的延遲特性，所述繼電器為通電延時(shí)繼電器，使得電力投切更加穩(wěn)定。
[0016]本實(shí)用新型的顯著效果是:電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，蓄電池組放電電壓變化的同時(shí)，能夠通過穩(wěn)壓器保證基準(zhǔn)電壓和點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路的電源電壓穩(wěn)定，通過采樣電路和電壓比較器對(duì)蓄電池組的放電電壓進(jìn)行采樣和判別，最終能夠控制柴油發(fā)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)電源輸出的自動(dòng)投切，保證了離網(wǎng)型微電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是離網(wǎng)型微電網(wǎng)的電路原理圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型的電路原理框圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】以及工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]如圖2-圖3所示，一種離網(wǎng)型微電網(wǎng)自動(dòng)投切控制電路，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、柴油發(fā)電機(jī)組以及蓄電池組，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電能輸出端經(jīng)過充放電電路的充電端口向所述蓄電池組充電，該蓄電池組再經(jīng)過所述充放電電路的放電端口與逆變器相連，蓄電池組放出的直流電源經(jīng)過所述逆變器轉(zhuǎn)換為交流輸出，在所述充放電電路的放電端口連接有一穩(wěn)壓模塊，該穩(wěn)壓模塊的輸出端經(jīng)過一路分壓電路產(chǎn)生一基準(zhǔn)電壓到電壓比較器的反相輸入端，該電壓比較器的正相輸入端連接一采樣電路獲取所述充放電電路的放電端口的采樣電壓，所述電壓比較器的輸出端與所述柴油發(fā)電機(jī)組的點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路相連，該點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路的電源端接所述穩(wěn)壓模塊的輸出端，在所述點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端與直流接地端之間還串接有一繼電器的線圈繞組，該繼電器的常閉觸點(diǎn)與所述逆變器的輸出端連接，該繼電器的常開觸點(diǎn)與所述柴油發(fā)電機(jī)的電能輸出端連接，該繼電器的公共觸點(diǎn)作為交流輸出的接線端。
[0022]通過圖3可以看出，在本實(shí)施例中，采樣電路包括電阻Rl、電阻R2和電阻R3，且電阻R1、電阻R2和電阻R3依次串接在所述充放電電路的放電端口與直流接地端之間，電阻R2的高電平端向所述穩(wěn)壓器提供電源輸入，電阻R3的高電平端向所述電壓比較器的正相輸入端提供采樣電壓。分壓電路包括電阻R4、電阻R5以及電阻R6，且電阻R4、電阻R5和電阻R6依次串接在穩(wěn)壓器電源輸出端和直流接地端之間，電阻R5的高電平端向所述點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路提供電源輸入，電阻R6的高電平端向電壓比較器的反相輸入端提供基準(zhǔn)電壓，通常，在電壓比較器的正相輸入端和反相輸入端上還分別連接有一個(gè)限流電阻，圖3所示為RlO和Rll，在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端上通常還連接有濾波電容，如圖中所示的電容Cl和電容C2。
[0023]從圖3還可以看出，所述點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路包括點(diǎn)火線圈L，該點(diǎn)火線圈L的一端與所述電阻R5的高電平端相連，該點(diǎn)火線圈L的另一端串一開關(guān)元件后與所述直流接地端相連，在所述點(diǎn)火線圈L的兩端之間反向連接有二極管D1，在所述點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路中還設(shè)置有三極管Q1，該三極管Ql的基極接所述電壓比較器的輸出端，該三極管Ql的集電極經(jīng)過電阻R7接所述電阻R5的高電平端，該三極管Ql的發(fā)射極與所述直流接地端相連，在所述三極管Ql的集電極與直流接地端之間串接有繼電器的線圈繞組和電阻R8，所述三極管Ql的集電極還經(jīng)過電阻R9與所述開關(guān)元件的控制端相連，圖中所示的開關(guān)元件為單向可控硅D2，當(dāng)然也可以采用開關(guān)管或三極管進(jìn)行代替。
[0024]由于柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)過程中，其電力輸出常常具有延滯性，因此將所述繼電器設(shè)為通電延時(shí)繼電器，點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)，繼電器的開關(guān)并非同時(shí)進(jìn)行投切，而是延時(shí)一段時(shí)間，待柴油發(fā)電機(jī)組電力輸出穩(wěn)定后再進(jìn)行交流輸出的投切，進(jìn)一步保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
[0025]最后需要說明的是，本實(shí)施例僅僅對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，并不限于說明書附圖所指的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不違背本實(shí)用新型宗旨及權(quán)利要求的前提下，可以作出多種類似的表示，比如改變采樣電路和分壓電路的實(shí)現(xiàn)形式，改變點(diǎn)火線圈的驅(qū)動(dòng)形式等等，這樣的變換均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種離網(wǎng)型微電網(wǎng)自動(dòng)投切控制電路，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、柴油發(fā)電機(jī)組以及蓄電池組，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電能輸出端經(jīng)過充放電電路的充電端口向所述蓄電池組充電，該蓄電池組再經(jīng)過所述充放電電路的放電端口與逆變器相連，蓄電池組放出的直流電源經(jīng)過所述逆變器轉(zhuǎn)換為交流輸出，其特征在于:在所述充放電電路的放電端口連接有一穩(wěn)壓模塊，該穩(wěn)壓模塊的輸出端經(jīng)過一路分壓電路產(chǎn)生一基準(zhǔn)電壓到電壓比較器的反相輸入端，該電壓比較器的正相輸入端連接一采樣電路獲取所述充放電電路的放電端口的采樣電壓，所述電壓比較器的輸出端與所述柴油發(fā)電機(jī)組的點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路相連，該點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路的電源端接所述穩(wěn)壓模塊的輸出端，在所述點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端與直流接地端之間還串接有一繼電器的線圈繞組，該繼電器的常閉觸點(diǎn)與所述逆變器的輸出端連接，該繼電器的常開觸點(diǎn)與所述柴油發(fā)電機(jī)的電能輸出端連接，該繼電器的公共觸點(diǎn)作為交流輸出的接線端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型微電網(wǎng)自動(dòng)投切控制電路，其特征在于:所述采樣電路包括電阻R1、電阻R2和電阻R3，且電阻R1、電阻R2和電阻R3依次串接在所述充放電電路的放電端口與直流接地端之間，電阻R2的高電平端向所述穩(wěn)壓器提供電源輸入，電阻R3的高電平端向所述電壓比較器的正相輸入端提供所述采樣電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離網(wǎng)型微電網(wǎng)自動(dòng)投切控制電路，其特征在于:所述分壓電路包括電阻R4、電阻R5以及電阻R6，且電阻R4、電阻R5和電阻R6依次串接在穩(wěn)壓器電源輸出端和直流接地端之間，電阻R5的高電平端向所述點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路提供電源輸入，電阻R6的高電平端向所述電壓比較器的反相輸入端提供所述基準(zhǔn)電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離網(wǎng)型微電網(wǎng)自動(dòng)投切控制電路，其特征在于:所述點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路包括點(diǎn)火線圈L，該點(diǎn)火線圈L的一端與所述電阻R5的高電平端相連，該點(diǎn)火線圈L的另一端串一開關(guān)元件后與所述直流接地端相連，在所述點(diǎn)火線圈L的兩端之間反向連接有二極管Dl，在所述點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路中還設(shè)置有三極管Ql，該三極管Ql的基極接所述電壓比較器的輸出端，該三極管Ql的集電極經(jīng)過電阻R7接所述電阻R5的高電平端，該三極管Ql的發(fā)射極與所述直流接地端相連，在所述三極管Ql的集電極與直流接地端之間串接有繼電器的線圈繞組和電阻R8，所述三極管Ql的集電極還經(jīng)過電阻R9與所述開關(guān)元件的控制端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離網(wǎng)型微電網(wǎng)自動(dòng)投切控制電路，其特征在于:所述開關(guān)元件為單向可控硅D2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的離網(wǎng)型微電網(wǎng)自動(dòng)投切控制電路，其特征在于:所述繼電器為通電延時(shí)繼電器。
【文檔編號(hào)】H02J9/06GK204089334SQ201420518367
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】黃延舉, 李建杰, 馮輝, 方敬滔, 孫洪波, 商振, 劉佳, 任毅, 曹偉龍, 駱曉明 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濱州供電公司