專利名稱：風光互補控制逆變一體機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種風力發(fā)電機和太陽能電池板的電能進行充電和逆變放電的 裝置，特別是指一種風電和光電互補控制的具有蓄能、逆變功能的一體化裝置。
背景技術：
由于地域差別，在很多偏遠地區(qū)，地廣人稀，電網覆蓋面有限，對偏遠地區(qū)生活和 工作的人們而言，一般情況下用電負荷都不大，所以采用電網輸送電力就不合理。因此在遠 離電網的地區(qū)，人們的電力來源就要依靠獨立供電系統(tǒng)，現(xiàn)在常用的供電方案是柴油發(fā)電 機，但是由于偏遠地區(qū)交通不便利，所以柴油的儲運成本太高，而且難以保障持續(xù)供電，所 以柴油發(fā)電機只能作為一種短時的應急電源，要解決長期穩(wěn)定可靠的供電問題，只能依賴 當?shù)氐淖匀荒茉础Ｎ覈鶈T遼闊，具有豐富的風能和太陽能資源，據(jù)統(tǒng)計我國實際可開發(fā)的風能儲 量為2. 53億千瓦，而西藏西部的太陽能輻射總量更是位居世界第一。結合風能、太陽能的 特點，綜合利用風力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電技術而建立的風光互補發(fā)電系統(tǒng)無疑是解決獨 立供電的最佳方案。目前風光互補系統(tǒng)大多不能較全面的解決如對蓄電池充電控制不精確；對多余能 量的卸載不精確；蓄電池反接故障；對風光發(fā)電系統(tǒng)不能進行現(xiàn)場和遠程監(jiān)控。目前利用 風光互補發(fā)電系統(tǒng)的地區(qū)都為一些較偏僻，交通不發(fā)達的地區(qū)，如果不能很好的解決上述 一系列問題，那么不僅自然資源得不到充分的利用，而且對其故障發(fā)現(xiàn)和維護的難度將大 大增加。
實用新型內容本實用新型的目的在于為克服現(xiàn)有技術的不足而提供一種高集成化、多功能的風 力發(fā)電和太陽能發(fā)電互補進行充放電控制的逆變一體機。智能充電控制器在通過逆變器對 外供電的同時，于發(fā)電充足時(如大白天、風力很大時)將多余的能量通過蓄電池進行存 儲，于發(fā)電不充足時(如夜間、風力小時)將蓄電池的電能輸出至逆變器，以供用戶使用。該 逆變一體機能夠實現(xiàn)對充電進行精確控制，對多余能量進行精確卸載，對蓄電池進行防反 接保護，對蓄電池能量進行逆變，同時對發(fā)電系統(tǒng)進行現(xiàn)場和遠程的監(jiān)控。本實用新型的技術內容為風光互補控制逆變一體機，其特征包括智能充電控制 器，及與智能充電控制器聯(lián)接的風力發(fā)電輸入接口、太陽能發(fā)電輸入接口和逆變器；所述逆 變器與智能充電控制器之間設有蓄電池接口。本實用新型的進一步技術內容為所述的智能充電控制器與風力發(fā)電輸入接口之 間還設有三相整流電路；所述的蓄電池接口與智能充電控制器之間設有蓄電池反接保護電路。本實用新型的進一步技術內容為所述的智能充電控制器還聯(lián)接有LCD顯示屏。本實用新型的進一步技術內容為所述的智能充電控制器包括微控制器，及與微控制器聯(lián)接的第一 DC/DC變換器和第二 DC/DC變換器；所述的第一 DC/DC變換器、第二 DC/ DC變換器均設有與太陽能發(fā)電輸入接口、三相整流電路聯(lián)接的輸入端。本實用新型的進一步技術內容為所述的智能充電控制器還包括與微控制器聯(lián)接 的通訊組件，所述第二 DC/DC變換器的輸出端聯(lián)接有卸載器。本實用新型的進一步技術內容為所述的微控制器內設有與第一 DC/DC變換器的 PWM充電控制電路，及與第二 DC/DC變換器聯(lián)接的PWM卸載控制電路。本實用新型的進一步技術內容為所述的微控制器設有風力發(fā)電機電壓信號輸入 端、風電充電電流信號輸入端、太陽能電池電壓信號輸入端、太陽能充電電流信號輸入端和 蓄電池電壓信號輸入端。本實用新型的進一步技術內容為所述的通訊模塊為RS485模塊。本實用新型的進一步技術內容為所述的PWM充電控制電路為三段式充電控制電 路，所述的三段式充電控制電路包括恒流充電電路、恒壓充電電路和浮點充電電路。本實用新型的進一步技術內容為所述的蓄電池反接保護電路包括與蓄電池接 口聯(lián)接的電磁線圈和設于電磁線圈兩端的活動聯(lián)接片，所述的活動聯(lián)接片上固設有與電磁 線圈相對應的銜鐵，所述的活動聯(lián)接片設有智能充電控制器與蓄電池接口的正向聯(lián)接位、 反向聯(lián)接位和無聯(lián)接位三個工作位，活動聯(lián)接片在蓄電池正向接入時置于正向聯(lián)接位，活 動聯(lián)接片在蓄電池反向接入時置于反向聯(lián)接位，活動聯(lián)接片在未聯(lián)接蓄電池時置于無聯(lián)接 位。本實用新型與現(xiàn)有技術相比的有益效果是本實用新型通過一個具有高集成度的 數(shù)字電路，實現(xiàn)對蓄電池充電、能量卸載和通訊等功能的控制，具有高集成化和多功能化的 效果；通過通訊組件可以將數(shù)字電路的參數(shù)上傳至監(jiān)控室中的上位機，對風光互補控制逆 變一體機的運行狀況進行現(xiàn)場和遠程監(jiān)控。同時只采樣一個電磁線圈就實現(xiàn)了蓄電池防反 接功能，達到了即使在被蓄電池反接后，仍然能夠進行正常充放電的功能。本實用新型能廣 泛應用特殊環(huán)境的獨立發(fā)電供電系統(tǒng)，因集成度高，故結構小巧，占用空間少；又因具有遠 程控制功能，在安裝于日照時間長、風力大的位置時，能很方便地維護與監(jiān)控。因為采用的 是環(huán)保無污染的風能和光能，它的推廣應用能帶來極好的社會效益和經濟效益。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步描述。
圖1為本實用新型風光互補控制逆變一體機具體實施例的系統(tǒng)結構框圖；圖2為本實用新型風光互補控制逆變一體機具體實施例之智能充電控制器的結 構原理圖；圖3為本實用新型風光互補控制逆變一體機具體實施例的智能充電控制流程圖；圖4為本實用新型風光互補控制逆變一體機具體實施例之蓄電池反接保護電路 原理圖。附圖標記說明1 智能充電控制器10 微控制器11 第一 DC/DC變換器12 第二 DC/DC變換器 13 通訊組件[0026]2風力發(fā)電輸入接口21三相整流電[0027]3太陽能發(fā)電輸入接口[0028]4逆變器5蓄電池接口[0029]6蓄電池反接保護電路61電磁線圈[0030]62活動聯(lián)接片63活動聯(lián)接片[0031]621銜鐵631銜鐵[0032]7LCD顯示屏8卸載器[0033]9殼體
具體實施方式
為了更充分理解本實用新型的技術內容，下面結合具體實施例對本實用新型的技 術方案進一步介紹和說明，但不局限于此。如圖1所示，本實用新型風光互補控制逆變一體機，包括智能充電控制器1，及與 智能充電控制器1聯(lián)接的風力發(fā)電輸入接口 2、太陽能發(fā)電輸入接口 3和逆變器4 ；逆變器 4與智能充電控制器2之間設有蓄電池接口 5。智能充電控制器1與風力發(fā)電輸入接口 2 之間還設有三相整流電路21 ；蓄電池接口 5與智能充電控制器1之間設有蓄電池反接保護 電路6。智能充電控制器1還聯(lián)接有IXD顯示屏7。還包括殼體9，這個殼體用于安裝固定 前述的各個部件。IXD顯示屏7安裝在殼體9的上方或側面，在殼體9還可以設置有一些控 制按鈕，可與IXD顯示屏7配合，實現(xiàn)人機交互式操作。智能充電控制器1包括微控制器10，及與微控制器10聯(lián)接的第一 DC/DC變換器 11和第二 DC/DC變換器12 ；第一 DC/DC變換器11設有與太陽能發(fā)電輸入接口 3、三相整流 電路21聯(lián)接的輸入端；第二 DC/DC變換器12也設有與太陽能發(fā)電輸入接口 3、三相整流電 路21聯(lián)接的輸入端。其中，第一 DC/DC變換器11的輸出端是與蓄電池、逆變器聯(lián)接的(通 過蓄電池反接保護電路和蓄電池接口)，即第一 DC/DC變換器實現(xiàn)對蓄電池的充電控制；第 二 DC/DC變換器12的輸出端是與卸載器8聯(lián)接，實現(xiàn)對多余電能(包括風電和光電)的卸 載。智能充電控制器1還包括與微控制器11聯(lián)接的通訊組件13。微控制器10內設有與 第一 DC/DC變換器11的PWM充電控制電路(如圖2所示，輸出信號為PWM1)，及與第二 DC/ DC變換器12聯(lián)接的PWM卸載控制電路(如圖2所示，輸出信號為PWM2)。微控制器11設 有風力發(fā)電機電壓信號輸入端、風電充電電流信號輸入端、太陽能電池電壓信號輸入端、太 陽能充電電流信號輸入端和蓄電池電壓信號輸入端。通訊模塊13為RS485模塊。PWM充電 控制電路為三段式充電控制電路，三段式充電控制電路包括恒流充電電路、恒壓充電電路 和浮點充電電路。微控制器11還可以設有與逆變器4聯(lián)接的控制信號輸出端，當逆變器4對外提供 交流電源時，風能和電能輸入的電能不足時，由蓄電池補充電能，但風能和電能輸入的電能 足夠時，對蓄電池進行充電，若此時蓄電池也充夠了，則多余的電能由第二 DC/DC變換器12 輸出至卸載器8進行。于其它實施例中，逆變器也可以設有單獨的控制電路，以此構成逆變 模塊，該逆變模塊可以做成分體式結構，由用戶選購，當用戶不需使用交流電源時，可以不 選購。風力發(fā)電機與風力發(fā)電機輸入端口 2聯(lián)接，風電經過三相整流電路21整流后進入智能充電控制器1，太陽能電池輸出與太陽能電輸入接口 3聯(lián)接后也進入智能充電控制器 1。兩項電能經智能充電控制器1變換后通過蓄電池反接保護電路6，然后到達蓄電池接口 5，當接入蓄電池后可進行充電。智能充電控制器1在蓄電池充滿電后將多余能量轉移到卸載器8上。當需要交流 電源時，可以將逆變器4與蓄電池(外配)連接，由逆變器輸出所需交流電源。 IXD顯示屏7可以將所需的監(jiān)控參數(shù)進行實時顯示。如圖2所示，在智能充電控制器1中，通過微控制器10可對蓄電池充電、功率卸 載、IXD顯示、遠程通訊進行控制。微控制器10通過檢測元件對風力發(fā)電機電壓、風電充電電流、太陽能電池電壓和 太陽能充電電流進行采樣，根據(jù)采樣結果對第一 DC/DC變換器11進行PWM控制，控制信號 為PWMl，使蓄電池實現(xiàn)三段式充電。微控制器10還對蓄電池電壓進行采樣，當確定蓄電池 被充滿后，將多余的電能通過第二 DC/DC變換器轉入卸載器8進行卸載。卸載器8能實 現(xiàn)電能的無級卸載，使蓄電池電壓始終穩(wěn)定在浮充電壓點，保證了最佳的蓄電池充電特性 (即微控制器10可以根據(jù)蓄電池電壓信號的大小對第二 DC/DC變換器12中的卸載器8接 入電路進行PWM控制，控制信號為PWM2，實現(xiàn)無級卸載)，具體控制流程如圖4所示。其中 的三段式充電控制電路是當蓄電池為低電量時(即剛開始充電時)，啟用恒流充電電路，以 最大功率進行充電，當蓄電池容量達到第一閾值(約為70% 90%)時，切換至恒壓充電 電路，當蓄電池容量達到第二閾值(約為95% )時，再切換至浮點充電電路。微控制器10將風力發(fā)電機充電電壓、太陽能電池充電電壓、蓄電池電壓和充電電 流等檢測參數(shù)通過安裝在箱體上的LCD顯示屏7進行實時顯示。微控制器10通過通訊組件13 (優(yōu)選RS485模塊)與上位機進行通訊，將所需數(shù)據(jù) 顯示在上位機中，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。圖4所示，蓄電池反接保護電路6包括與蓄電池接口聯(lián)接的電磁線圈61和設于電 磁線圈61兩端的活動聯(lián)接片62、63 (二個活動聯(lián)接片是聯(lián)動的)，活動聯(lián)接片62、63上固設 有與電磁線圈61相對應的銜鐵621、631，活動聯(lián)接片設有智能充電控制器與蓄電池接口的 正向聯(lián)接位、反向聯(lián)接位和無聯(lián)接位三個工作位，活動聯(lián)接片在蓄電池正向接入(即蓄電 池的正極接A端)時置于正向聯(lián)接位(即圖4中的1腳與3腳導通，4腳與6腳導通)，活 動聯(lián)接片在蓄電池反向接入(即蓄電池的正極接B端)時置于反向聯(lián)接位(即圖4中的2 腳與3腳導通，5腳與6腳導通)，活動聯(lián)接片在未聯(lián)接蓄電池時置于無聯(lián)接位(即圖4中 所示的狀態(tài))。綜上所述，本實用新型通過一個具有高集成度的數(shù)字電路，實現(xiàn)對蓄電池充電、能 量卸載和通訊等功能的控制，具有高集成化和多功能化的效果；通過通訊組件可以將數(shù)字 電路的參數(shù)上傳至監(jiān)控室中的上位機，對風光互補控制逆變一體機的運行狀況進行現(xiàn)場和 遠程監(jiān)控。同時只采樣一個電磁線圈就實現(xiàn)了蓄電池防反接功能，達到了即使在被蓄電池 反接后，仍然能夠進行正常充放電的功能。本實用新型能廣泛應用特殊環(huán)境的獨立發(fā)電供 電系統(tǒng)，因集成度高，故結構小巧，占用空間少；又因具有遠程控制功能，在安裝于日照時間 長、風力大的位置時，能很方便地維護與監(jiān)控。因為采用的是環(huán)保無污染的風能和光能，它 的推廣應用能帶來極好的社會效益和經濟效益。以上所述僅以實施例來進一步說明本實用新型的技術內容，以便于讀者更容易理解，但不代表本實用新型的實施方式僅限于此，任何依本實用新型所做的技術延伸或再創(chuàng) 造，均受本實用新型的保護。
權利要求風光互補控制逆變一體機，其特征包括智能充電控制器，及與智能充電控制器聯(lián)接的風力發(fā)電輸入接口、太陽能發(fā)電輸入接口和逆變器；所述逆變器與智能充電控制器之間設有蓄電池接口。
2.根據(jù)權利要求1所述的風光互補控制逆變一體機，其特征在于所述的智能充電控制 器與風力發(fā)電輸入接口之間還設有三相整流電路；所述的蓄電池接口與智能充電控制器之 間設有蓄電池反接保護電路。
3.根據(jù)權利要求2所述的風光互補控制逆變一體機，其特征在于所述的智能充電控制 器還聯(lián)接有IXD顯示屏。
4.根據(jù)權利要求3所述的風光互補控制逆變一體機，其特征還在于所述的智能充電控 制器包括微控制器，及與微控制器聯(lián)接的第一 DC/DC變換器和第二 DC/DC變換器；所述的第 一 DC/DC變換器、第二 DC/DC變換器均設有與太陽能發(fā)電輸入接口、三相整流電路聯(lián)接的輸 入端。
5.根據(jù)權利要求4所述的風光互補控制逆變一體機，其特征還在于所述的智能充電 控制器還包括與微控制器聯(lián)接的通訊組件，所述第二 DC/DC變換器的輸出端還聯(lián)接有卸載ο
6.根據(jù)權利要求5所述的風光互補控制逆變一體機，其特征在于所述的微控制器內設 有與第一 DC/DC變換器聯(lián)接的P麗充電控制電路，及與第二 DC/DC變換器聯(lián)接的PWM卸載 控制電路。
7.根據(jù)權利要求6所述的風光互補控制逆變一體機，其特征在于所述的微控制器設 有風力發(fā)電機電壓信號輸入端、風電充電電流信號輸入端、太陽能電池電壓信號輸入端、太 陽能充電電流信號輸入端和蓄電池電壓信號輸入端。
8.根據(jù)權利要求7所述的風光互補控制逆變一體機，其特征在于所述的通訊模塊為 RS485模塊。
9.根據(jù)權利要求8所述的風光互補控制逆變一體機，其特征在于所述的PWM充電控制 電路為三段式充電控制電路，所述的三段式充電控制電路包括恒流充電電路、恒壓充電電 路和浮點充電電路。
10.根據(jù)權利要求9所述的風光互補控制逆變一體機，其特征在于所述的蓄電池反接 保護電路包括與蓄電池接口聯(lián)接的電磁線圈和設于電磁線圈兩端的活動聯(lián)接片，所述的活 動聯(lián)接片上固設有與電磁線圈相對應的銜鐵，所述的活動聯(lián)接片設有智能充電控制器與蓄 電池接口的正向聯(lián)接位、反向聯(lián)接位和無聯(lián)接位三個工作位，活動聯(lián)接片在蓄電池正向接 入時置于正向聯(lián)接位，活動聯(lián)接片在蓄電池反向接入時置于反向聯(lián)接位，活動聯(lián)接片在未 聯(lián)接蓄電池時置于無聯(lián)接位。
專利摘要本實用新型公開了一種風光互補控制逆變一體機，包括智能充電控制器，及與智能充電控制器聯(lián)接的風力發(fā)電輸入接口、太陽能發(fā)電輸入接口和逆變器；逆變器與智能充電控制器之間設有蓄電池接口。本實用新型具有高集成化和多功能化的效果；通過通訊組件可以將數(shù)字電路的參數(shù)上傳至監(jiān)控室中的上位機，對其運行狀況進行現(xiàn)場和遠程監(jiān)控。同時只采樣一個電磁線圈就實現(xiàn)了蓄電池防反接功能，達到了即使在被蓄電池反接后，仍然能夠進行正常充放電的功能。本實用新型能因具有遠程控制功能，在安裝于日照時間長、風力大的位置時，能很方便地維護與監(jiān)控。因為采用的是環(huán)保無污染的風能和光能，它的推廣應用能帶來極好的社會效益和經濟效益。
文檔編號H02M7/537GK201733119SQ201020199358
公開日2011年2月2日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權日2010年5月14日
發(fā)明者馮亮, 劉會遵, 朱建國, 李志 申請人:深圳市永聯(lián)科技有限公司