自適應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)供暖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種自適應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)供暖系統(tǒng)，屬于綠色能源利用領(lǐng)域，該系統(tǒng)中包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電模塊、控制器、升壓單元、蓄電池和負(fù)載，風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏發(fā)電模塊的輸入端連接控制器，控制器的輸出端連接升壓單元，升壓單元連接蓄電池，升壓單元追蹤風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏發(fā)電模塊輸出功率的最大功率點，蓄電池連接至少一個負(fù)載。本實用新型中設(shè)置使用了升壓單元，該升壓單元電路可以實現(xiàn)2種不同性質(zhì)的電源輸入，簡化了傳統(tǒng)的多輸入變換器的電路結(jié)構(gòu)，提高了電壓增益，降低了開關(guān)器件電壓應(yīng)力，保證發(fā)電效率，避免了輸出功率低時影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和能量的有效利用率，解決了現(xiàn)有技術(shù)供暖方式存在利用傳統(tǒng)能源高碳排放、不節(jié)能等問題。
【專利說明】自適應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)供暖系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及綠色能源利用領(lǐng)域，特別涉及一種自適應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)供暖系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外供暖方式從供暖設(shè)備設(shè)施劃分主要有以下幾種類型:一是集中供熱。這是比較傳統(tǒng)的供暖方式，主要又分為市政熱力管網(wǎng)和小區(qū)內(nèi)鍋爐集中供熱。二是分散式采暖方式:即每戶獨立成一個供暖體系。三是變頻空調(diào)，冬季供熱、夏季制冷。四是水源中央空調(diào)系統(tǒng)，又稱地源熱泵，利用地下20-30米處120度一 350度左右的地下水資源或各類水源，夏季提供5 OC — 7 OC的冷水給房間供冷；冬季提供45 OC左右的熱水供給房間供暖。
[0003]上述幾種供暖方式分別存在以下問題:①由于許多住宅樓每戶住宅內(nèi)沒有分戶計量的閥門和熱表，住戶不能根據(jù)自己的需要調(diào)整所需的熱量。②分散式采暖和變頻空調(diào)雖然可以根據(jù)自己的需要靈活調(diào)整采暖時間和溫度，但是其造價十分昂貴，另外造成空氣污染也是一個必須面對的重要問題。③水源中央空調(diào)又稱地源熱泵，是一種節(jié)能環(huán)保的供暖方式，但是受地下水限制十分嚴(yán)重?？傊?，上述供暖方式均存在利用傳統(tǒng)能源高碳排放、消耗大、不節(jié)能等缺陷，不符合國家低碳環(huán)保、節(jié)能減排的政策要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中供暖能源對環(huán)境的污染和不節(jié)能的不足，本實用新型提供一種自適應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)供暖系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)方案是:一種自適應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)供暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)中包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電模塊、控制器、升壓單兀、蓄電池和負(fù)載，風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏發(fā)電模塊的輸入端連接控制器，控制器的輸出端連接升壓單元，升壓單元連接蓄電池，升壓單元追蹤風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏發(fā)電模塊輸出功率的最大功率點，蓄電池連接至少一個負(fù)載。
[0005]所述蓄電池和各負(fù)載之間設(shè)有逆變器或斬波器，連接負(fù)載時均通過開關(guān)連接。所述控制器中包括信號處理單元，信號處理單元根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速監(jiān)測值計算最佳風(fēng)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)電路驅(qū)動信號的占空比，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率。所述控制器中利用PID原理處理功率計算，控制器通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速推測風(fēng)力發(fā)電機(jī)最佳的風(fēng)速，得到最大輸出功率，把信號處理單元計算得到的功率與系統(tǒng)的實際功率進(jìn)行比較，利用PID控制調(diào)節(jié)誤差，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制(PWM)調(diào)節(jié)DC/AC變換器，改變信號的占空比。
[0006]所述光伏發(fā)電模塊包括太陽能電板和驅(qū)動單元，驅(qū)動單元推動太陽能電池板運動。所述驅(qū)動單元包括感光傳感器、驅(qū)動電機(jī)，感光傳感器把檢測信號反饋給驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動單元驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)，對太陽能電池板的仰角和方位角進(jìn)行控制實現(xiàn)光源隨動跟蹤，使太陽能電池板的日照接觸而最大，入射角最佳。所述驅(qū)動電機(jī)包括至少有一個X軸方向的電機(jī)和與X軸數(shù)量相同的y軸方向的電機(jī)。所述升壓單元包括三種模式:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單獨向負(fù)載供電、光伏發(fā)電模塊單獨向負(fù)載供電、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電模塊聯(lián)合向負(fù)載供電。
[0007]本實用新型有如下積極效果:本實用新型中設(shè)置使用了升壓單元，升壓單元為雙輸入BOOST單元，該升壓單元電路可以實現(xiàn)2種不同性質(zhì)的電源輸入，簡化了傳統(tǒng)的多輸入變換器的電路結(jié)構(gòu)，提高了電壓增益，降低了開關(guān)器件電壓應(yīng)力，而且升壓單元能夠追蹤風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏發(fā)電模塊輸出功率的最大功率點，保證發(fā)電效率，避免了輸出功率低時影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和能量的有效利用率。本實用新型中對風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電軍進(jìn)行了改進(jìn)，風(fēng)力發(fā)電中利用PID控制算法，保證了風(fēng)力發(fā)電中可以通過調(diào)節(jié)電路驅(qū)動信號的占空比控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率，進(jìn)而完成對電功率的調(diào)節(jié)，從而間接的達(dá)到了控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。光伏發(fā)電中安裝使用了驅(qū)動電機(jī)，光伏板可以隨光源移動，提高了有效日照時間和工作效率，實現(xiàn)了節(jié)能減排、低碳環(huán)保的目的，充分利用了風(fēng)能這種可再生能源。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型中風(fēng)光互補(bǔ)自適應(yīng)供暖系統(tǒng)的工作示意圖；
[0009]圖2是本實用新型中控制器的PID原理示意圖。

【具體實施方式】
[0010]下面對照附圖，通過對實施例的描述，本實用新型的【具體實施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實用新型的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0011]—種自適應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)供暖系統(tǒng),如圖1所不，該系統(tǒng)中包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電模塊、控制器、升壓單元、蓄電池和負(fù)載，風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏發(fā)電模塊的輸入端連接控制器，控制器的輸出端連接升壓單元，升壓單元連接蓄電池，升壓單元既是BOOST單元，BOOST單元追蹤風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏發(fā)電模塊輸出功率的最大功率點，蓄電池連接至少一個負(fù)載，蓄電池和各負(fù)載之間設(shè)有逆變器或斬波器，連接負(fù)載時均通過開關(guān)連接。
[0012]風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接風(fēng)輪，由風(fēng)輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)化為電能，風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接有一整流橋電路和雙輸入BOOST單元，整流橋電路保證了風(fēng)力發(fā)電機(jī)生成輸出的是直流電，作為雙輸入Boost單兀的一路輸入,光伏電板的輸出為直流電,作為雙輸入Boost單兀的另一路輸入。升壓單兀包括三種模式:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單獨向負(fù)載供電、光伏發(fā)電模塊單獨向負(fù)載供電、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電模塊聯(lián)合向負(fù)載供電。風(fēng)力發(fā)電模塊和光伏模塊單獨或同時向系統(tǒng)供電，經(jīng)過直流斬波后，得到蓄電池所需直流充電電壓。蓄電池經(jīng)過DC/DC斬波器后給直流負(fù)載供電，如果是交流負(fù)載則利用DC /AC逆變器變換到所需交流電壓。控制器采集風(fēng)力機(jī)和光伏板所產(chǎn)生的電流信號、蓄電池電壓信號、負(fù)載側(cè)電流信號，經(jīng)過處理后產(chǎn)生兩路PW M脈沖信號，控制雙輸入Boost變換器中開關(guān)管的通斷，實現(xiàn)系統(tǒng)的最大功率點跟蹤和蓄電池的充放電控制，同時產(chǎn)生另外兩路PWM信號控制DC /DC斬波器和DC/AC逆變器中開關(guān)管的通斷，保證負(fù)載的正常供電，斬波器和逆變器連接負(fù)載時中間設(shè)有開關(guān)，分別控制負(fù)載的開啟和關(guān)閉。
[0013]系統(tǒng)控制器中包括信號處理單元、，信號處理單元根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速監(jiān)測值計算最佳風(fēng)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)電路驅(qū)動信號的占空比，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率。
[0014]當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸入的機(jī)械功率小于輸出電功率的時候，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速要下降；反之，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速要增加。因此，可以通過調(diào)節(jié)電路驅(qū)動信號的占空比控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率，進(jìn)而完成對電功率的調(diào)節(jié)，從而間接的達(dá)到了控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。如圖2所示，控制器中利用PID原理處理功率計算過程，控制器通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速推測風(fēng)力發(fā)電機(jī)最佳的風(fēng)速，得到最大輸出功率，把信號處理單元計算得到的功率與系統(tǒng)的實際功率進(jìn)行比較，利用PID控制調(diào)節(jié)誤差，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制(PWM)調(diào)節(jié)DC/AC變換器，改變信號的占空比，提高了系統(tǒng)的可靠性和響應(yīng)速度和達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
[0015]光伏發(fā)電模塊包括太陽能電板和驅(qū)動單元，驅(qū)動單元推動太陽能電池板運動。驅(qū)動單元包括感光傳感器、驅(qū)動電機(jī)，感光傳感器把檢測信號反饋給驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動單元驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)，對太陽能電池板的仰角和方位角進(jìn)行控制實現(xiàn)光源隨動跟蹤，使太陽能電池板的日照接觸而最大，入射角最佳。驅(qū)動電機(jī)包括至少有一個X軸方向的電機(jī)和與X軸數(shù)量相同的y軸方向的電機(jī)。驅(qū)動電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)，感光傳感器采用光敏三極管，從太陽升起的時候開始隨太陽的位置同步轉(zhuǎn)動，使電池板始終接收到最強(qiáng)的太陽輻射，當(dāng)太陽落山或者陰雨天的時候，電池板歸位，往復(fù)循環(huán)實現(xiàn)光源隨動跟蹤。
[0016]上面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自適應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)供暖系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)中包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電模塊、控制器、升壓單元、蓄電池和負(fù)載，風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏發(fā)電模塊的輸入端連接控制器，控制器的輸出端連接升壓單元，升壓單元連接蓄電池，升壓單元追蹤風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏發(fā)電模塊輸出功率的最大功率點，蓄電池連接至少一個負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池和各負(fù)載之間設(shè)有逆變器或斬波器，連接負(fù)載時均通過開關(guān)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器中包括信號處理單元，信號處理單元根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速監(jiān)測值計算最佳風(fēng)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)電路驅(qū)動信號的占空比，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器中利用PID原理處理功率計算，控制器通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速推測風(fēng)力發(fā)電機(jī)最佳的風(fēng)速，得到最大輸出功率，把信號處理單元計算得到的功率與系統(tǒng)的實際功率進(jìn)行比較，利用PID控制調(diào)節(jié)誤差，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制調(diào)節(jié)DC/AC變換器，改變信號的占空比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏發(fā)電模塊包括太陽能電板和驅(qū)動單元，驅(qū)動單元推動太陽能電池板運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動單元包括感光傳感器、驅(qū)動電機(jī)，感光傳感器把檢測信號反饋給驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動單元驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)，對太陽能電池板的仰角和方位角進(jìn)行控制實現(xiàn)光源隨動跟蹤，使太陽能電池板的日照接觸而最大,入射角最佳。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動電機(jī)包括至少有一個X軸方向的電機(jī)和與X軸數(shù)量相同的y軸方向的電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述升壓單元包括三種模式:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單獨向負(fù)載供電、光伏發(fā)電模塊單獨向負(fù)載供電、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電模塊聯(lián)合向負(fù)載供電。
【文檔編號】H02S10/12GK204089682SQ201420537387
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】裴瑞平, 邱杰 申請人:安徽工程大學(xué)