專利名稱：一種分布式風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種分布式風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng) 本實(shí)用新型涉及一種分布式風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)。目前的供電系統(tǒng)，大多數(shù)都是單一的能源進(jìn)行供電，沒有結(jié)合蓄電池的特性對(duì)蓄電池充放電管理進(jìn)行優(yōu)化，不能高效、合理地控制蓄電池的充放電，影響蓄電池使用壽命。本實(shí)用新型克服了上述技術(shù)的不足，提供了一種分布式風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種風(fēng)、光、市電互補(bǔ)供電系統(tǒng)，以蓄電池充電為核心，實(shí)現(xiàn)了以新能源為主市電為輔的給交直流負(fù)載供電的發(fā)電系統(tǒng)，充分利用風(fēng)能和太陽(yáng)能，結(jié)合蓄電池的特性，對(duì)蓄電池充放電管理進(jìn)行優(yōu)化，高效、合理地控制蓄電池的充放電，盡可能延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了下列技術(shù)方案一種分布式風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)，包括若干從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器1，每個(gè)從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I具有電源輸入端、電源輸出端及信號(hào)傳輸端，每個(gè)從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I的電源輸入端與對(duì)應(yīng)的交流三相風(fēng)機(jī)10連接，所有從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I的電源輸出端與蓄電池組100連接；若干從機(jī)光伏控制器2,每個(gè)從機(jī)光伏控制器2具有電源輸入端、電源輸出端及信號(hào)傳輸端，每個(gè)從機(jī)光伏控制器2的電源輸入端與對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)能光伏陣列20連接,所有從機(jī)光伏控制器2的電源輸出端與蓄電池組100連接；若干從機(jī)負(fù)載控制器3，每個(gè)從機(jī)負(fù)載控制器3具有電源輸入端、電源輸出端及信號(hào)傳輸端，每個(gè)從機(jī)負(fù)載控制器3的電源輸入端與蓄電池組100連接,所有從機(jī)負(fù)載控制器3的電源輸出端與負(fù)載連接；一交流變直流開關(guān)電源4，其具有交流輸入端、直流輸出端、控制端，交流輸入端與市電連接，直流輸出端與蓄電池組100連接；一監(jiān)控主機(jī)5，其具有系統(tǒng)總線端和市電控制輸出端，所述從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I的信號(hào)傳輸端，從機(jī)光伏控制器2的信號(hào)傳輸端，從機(jī)負(fù)載控制器3的信號(hào)傳輸端分別與監(jiān)控主機(jī)5的系統(tǒng)總線連接，交流變直流開關(guān)電源4的控制端與監(jiān)控主機(jī)5，的市電控制輸出端連接。 所述從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I包括有從機(jī)風(fēng)機(jī)MCUlI，在從機(jī)風(fēng)機(jī)MCUlI上連接有Spise電路13,第一電壓米樣電路14,第一充電電流米樣電路15,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速電路16,第一電子開關(guān)17 ;在Spise電路13輸入端連接有第一三相整流電路12，所述第一三相整流電路12的輸 入端作為從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I的電源輸入端，Spise電路13的輸出端作為從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I的電源輸出端；所述第一電子開關(guān)17另一端連接有卸荷保護(hù)電路18 ;所述第一電壓采樣電路14，第一充電電流采樣電路15分別與蓄電池組100連接；所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速電路16與風(fēng)速儀連接。[0012]所述從機(jī)光伏控制器2包括有從機(jī)光伏MCU21，在從機(jī)光伏MCU21上連接有第二電壓采樣電路22，第二充電電流采樣電路23，第二電子開關(guān)24，反向放電保護(hù)電路25 ;第二電壓采樣電路22、第二充電電流采樣電路23分別與蓄電池組100連接，第二電子開關(guān)24的另一端作為機(jī)光伏控制器2的電源輸出端；所述反向放電保護(hù)電路25另一端與從機(jī)光伏控制器2連接。所述從機(jī)負(fù)載控制器3包括有從機(jī)負(fù)載MCU31，在從機(jī)負(fù)載MCU31上連接有第三電壓采樣電路32，第三充電電流采樣電路33，第三電子開關(guān)34 ;第三電壓采樣電路32，第三充電電流采樣電路33分別與蓄電池組100連接，第三電子開關(guān)34的另一端作為從機(jī)負(fù)載控制器3的電源輸出端。 所述監(jiān)控主機(jī)5包括主機(jī)MCU51，在主機(jī)MCU51上連接有電池電壓采樣電路52，電池溫度檢測(cè)電路53，環(huán)境風(fēng)速檢測(cè)電路54，數(shù)據(jù)暫存電路55 ;所述電池電壓采樣電路52，電池溫度檢測(cè)電路53與蓄電池組100連接。本實(shí)用新型的有益效果是I、該分布式系統(tǒng)充分利用風(fēng)能和太陽(yáng)能，結(jié)合蓄電池的特性，對(duì)蓄電池充放電管理進(jìn)行優(yōu)化，高效、合理地控制蓄電池的充放電，盡可能延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。2、由于分布式系統(tǒng)中每個(gè)模塊都有獨(dú)立的智能CPU控制，而且在總線通信失敗的情況下，可以單獨(dú)工作，互不影響，因而系統(tǒng)的可靠性非常高。3、該系統(tǒng)的控制部分是基于32位MIPS處理器為核心的uC0S_II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，該嵌入式系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高的特點(diǎn)。4、作為一款利用清潔能源發(fā)電系統(tǒng)，不僅可以減少污染，倡導(dǎo)節(jié)能減排。更重要的是能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行在無人值守的場(chǎng)合，特別適用于沒有市電的偏遠(yuǎn)地方供電，例如各網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的基站、中轉(zhuǎn)站，所以可以給用戶節(jié)省遠(yuǎn)距離輸電帶來的高成本費(fèi)用。5、各電壓點(diǎn)可調(diào)，且掉電不丟失調(diào)節(jié)過的參數(shù)。6、各參數(shù)可通過本地或遠(yuǎn)程設(shè)定。7、支持USB2. O接口，IG數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，防止數(shù)據(jù)丟失。圖I為本實(shí)用新型的方框圖。圖2為從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器的方框圖。圖3為從機(jī)光伏控制器的方框圖。圖4為從機(jī)負(fù)載控制器的方框圖。圖5為監(jiān)控主機(jī)的方框圖。參見圖I, 一種分布式風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)，其包括若干從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器1，每個(gè)從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I具有電源輸入端、電源輸出端及信號(hào)傳輸端，每個(gè)從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I的電源輸入端與對(duì)應(yīng)的交流三相風(fēng)機(jī)10連接，所有從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I的電源輸出端與蓄電池組100連接；若干從機(jī)光伏控制器2,每個(gè)從機(jī)光伏控制器2具有電源輸入端、電源輸出端及信號(hào)傳輸端，每個(gè)從機(jī)光伏控制器2的電源輸入端與對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)能光伏陣列20連接,所有從機(jī)光伏控制器2的電源輸出端與蓄電池組100連接；若干從機(jī)負(fù)載控制器3，每個(gè)從機(jī)負(fù)載控制器3具有電源輸入端、電源輸出端及信號(hào)傳輸端，每個(gè)從機(jī)負(fù)載控制器3的電源輸入端與蓄電池組100連接,所有從機(jī)負(fù)載控制器3的電源輸出端與負(fù)載連接； 一交流變直流開關(guān)電源4，其具有交流輸入端、直流輸出端、控制端，交流輸入端與市電連接，直流輸出端與蓄電池組100連接；一監(jiān)控主機(jī)5，其具有系統(tǒng)總線端和市電控制輸出端，所述從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I的信號(hào)傳輸端，從機(jī)光伏控制器2的信號(hào)傳輸端，從機(jī)負(fù)載控制器3的信號(hào)傳輸端分別與監(jiān)控主機(jī)5的系統(tǒng)總線連接，交流變直流開關(guān)電源4的控制端與監(jiān)控主機(jī)5，的市電控制輸出端連接。參見圖2，所述從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I包括有從機(jī)風(fēng)機(jī)MCUlI，在從機(jī)風(fēng)機(jī)MCUlI上連接有Spise電路13，第一電壓采樣電路14，第一充電電流采樣電路15，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速電路16，第一電子開關(guān)17 ;在Spise電路13輸入端連接有第一三相整流電路12，所述第一三相整流電路12的輸入端作為從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I的電源輸入端，Spise電路13的輸出端作為從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I的電源輸出端；所述第一電子開關(guān)17另一端連接有卸荷保護(hù)電路18 ;所述第一電壓采樣電路14，第一充電電流采樣電路15分別與蓄電池組100連接；所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速電路16與風(fēng)速儀連接。交流三相風(fēng)機(jī)10經(jīng)第一三相整流電路12的三相整流后變換成直流電，再通過Spise電路13獲得最大功率MPPT給蓄電池組100充電，同時(shí)為保護(hù)風(fēng)機(jī)和蓄電池提供了卸荷保護(hù)電路。從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I作為系統(tǒng)中的從機(jī)子模塊，通過RS232總線接收主機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)和命令，并上傳自身的數(shù)據(jù)給監(jiān)控主機(jī)5?？筛鶕?jù)監(jiān)控主機(jī)5的命令輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。如果自身與監(jiān)控主機(jī)5間的通信不成功，則會(huì)按照自己的流程來執(zhí)行程序。為實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤技術(shù)，從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器I還具備了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)接口。同時(shí)風(fēng)機(jī)控制器定時(shí)采樣蓄電池的電壓和風(fēng)機(jī)的充電電流，以更輸出精確的脈寬調(diào)制信號(hào)PWM控制風(fēng)機(jī)對(duì)蓄電池的充電及卸荷保護(hù)。參見圖3，所述從機(jī)光伏控制器2包括有從機(jī)光伏MCU21，在從機(jī)光伏MCU21上連接有第二電壓采樣電路22，第二充電電流采樣電路23，第二電子開關(guān)24，反向放電保護(hù)電路25 ;第二電壓采樣電路22、第二充電電流采樣電路23分別與蓄電池組100連接，第二電子開關(guān)24的另一端作為從機(jī)光伏控制器2的電源輸出端；所述反向放電保護(hù)電路25另一端與從機(jī)光伏控制器2連接。光伏控制器通過蓄電池反向放電保護(hù)電路外接太陽(yáng)能光板，其中的電子開關(guān)部分受單片機(jī)PWM輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制，不同的PWM信號(hào)占空比將獲得不同的光板輸出功率，同時(shí)光伏控制器監(jiān)視光板的給蓄電池的充電電流以及蓄電池的電壓，這樣通過算法便可使用最大功率跟蹤MPPT算法獲得光板的最大輸出功率，以最高效率蓄電池充電。以及做好控制器及蓄電池的保護(hù)工作。同樣，光伏控制器是系統(tǒng)總線中的一個(gè)從機(jī)，接收主機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)和命令，發(fā)送數(shù)據(jù)給主機(jī)。并可根據(jù)主機(jī)的命令輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制光板給蓄電池充放電。光伏控制器的核心器件是微芯公司Microchip的中檔單片機(jī)PIC16F876A。該器件的最大工作頻率可達(dá)20MHz，帶有PWM輸出，RS232接口，10位數(shù)模轉(zhuǎn)換，足以滿足系統(tǒng)的需要。[0041]參見圖4，所述從機(jī)負(fù)載控制器3包括有從機(jī)負(fù)載MCU31，在從機(jī)負(fù)載MCU31上連接有第三電壓采樣電路32，第三充電電流采樣電路33，第三電子開關(guān)34 ;第三電壓采樣電路32，第三充電電流采樣電路33分別與蓄電池組100連接，第三電子開關(guān)34的另一端作為從機(jī)負(fù)載控制器3的電源輸出端。負(fù)載控制器從蓄電池取電通過電子開關(guān)部件輸出給直流負(fù)載供電，如直流負(fù)載為逆變器，則可接入交流設(shè)備。負(fù)載控制器具有負(fù)載休眠及二次下電保護(hù)功能，最大程度地為用戶的應(yīng)用提供方便。負(fù)載控制器同樣通過RS232系統(tǒng)總線與主機(jī)通信，受主機(jī)的控制，接收主機(jī)的命令和數(shù)據(jù)，上傳數(shù)據(jù)給主機(jī)。也定時(shí)監(jiān)控負(fù)載的電壓和電流，如有異常立刻執(zhí)行異常處理。從而保護(hù)負(fù)載和電池。負(fù)載控制器的核心器件是微芯公司Microchip的中檔單片機(jī)PIC16F876A。該器件的最大工作頻率可達(dá)20MHz，帶有PWM輸出，RS232接口，10位數(shù)模轉(zhuǎn)換，足以滿足系統(tǒng)的需要。參見圖5，所述監(jiān)控主機(jī)5包括主機(jī)MCU51，在主機(jī)MCU51上連接有電池電壓采樣電路52，電池溫度檢測(cè)電路53，環(huán)境風(fēng)速檢測(cè)電路54，數(shù)據(jù)暫存電路55 ;所述電池電壓采樣電路52，電池溫度檢測(cè)電路53與蓄電池組100連接。主機(jī)MCU51是系統(tǒng)的核心部件，通過RS232系統(tǒng)總線與從機(jī)通信。通信由主機(jī)發(fā)起,主機(jī)MCU51可發(fā)送數(shù)據(jù)和命令給從機(jī)，從機(jī)收到主機(jī)的命令和數(shù)據(jù)后，上傳從機(jī)的數(shù)據(jù)。主機(jī)在根據(jù)從機(jī)的數(shù)據(jù)來判斷系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。如有錯(cuò)誤命令通知從機(jī)修正。監(jiān)控主機(jī)5還集成了 USB2. O接口，方便用戶讀取已保存的數(shù)據(jù)，并支持RS232接口的無線數(shù)傳模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。另外，還配備有環(huán)境風(fēng)速檢測(cè)接口和蓄電池溫度檢測(cè)接口，以及液晶顯示屏和按鍵實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，可設(shè)置保護(hù)電壓、恢復(fù)電壓、浮充電壓、均充電壓、均充時(shí)間、休眠模式、二次下點(diǎn)保護(hù)等參數(shù)。
權(quán)利要求1.一種分布式風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng),其特征在于包括 若干從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器(I)，每個(gè)從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器(I)具有電源輸入端、電源輸出端及信號(hào)傳輸端，每個(gè)從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器(I)的電源輸入端與對(duì)應(yīng)的交流三相風(fēng)機(jī)(10)連接，所有從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器(I)的電源輸出端與蓄電池組(100)連接； 若干從機(jī)光伏控制器(2),每個(gè)從機(jī)光伏控制器(2)具有電源輸入端、電源輸出端及信號(hào)傳輸端，每個(gè)從機(jī)光伏控制器(2)的電源輸入端與對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)能光伏陣列(20)連接，所有從機(jī)光伏控制器(2)的電源輸出端與蓄電池組(100)連接； 若干從機(jī)負(fù)載控制器(3)，每個(gè)從機(jī)負(fù)載控制器(3)具有電源輸入端、電源輸出端及信號(hào)傳輸端，每個(gè)從機(jī)負(fù)載控制器(3)的電源輸入端與蓄電池組(100)連接,所有從機(jī)負(fù)載控制器(3)的電源輸出端與負(fù)載連接； 一交流變直流開關(guān)電源(4)，其具有交流輸入端、直流輸出端、控制端，交流輸入端與市電連接，直流輸出端與蓄電池組(100)連接； 一監(jiān)控主機(jī)(5)，其具有系統(tǒng)總線端和市電控制輸出端，所述從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器(I)的信號(hào)傳輸端，從機(jī)光伏控制器(2)的信號(hào)傳輸端，從機(jī)負(fù)載控制器(3)的信號(hào)傳輸端分別與監(jiān)控主機(jī)(5)的系統(tǒng)總線連接，交流變直流開關(guān)電源(4)的控制端與監(jiān)控主機(jī)(5)，的市電控制輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種分布式風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)，其特征在于所述從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器⑴包括有從機(jī)風(fēng)機(jī)MCU(11)，在從機(jī)風(fēng)機(jī)MCU(II)上連接有Spise電路(13)，第一電壓米樣電路(14),第一充電電流米樣電路(15),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速電路(16),第一電子開關(guān)(17)；在Spise電路(13)輸入端連接有第一三相整流電路(12)，所述第一三相整流電路(12)的輸入端作為從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器(I)的電源輸入端，Spise電路(13)的輸出端作為從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器(I)的電源輸出端；所述第一電子開關(guān)(17)另一端連接有卸荷保護(hù)電路(18);所述第一電壓采樣電路(14)，第一充電電流采樣電路(15)分別與蓄電池組(100)連接；所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速電路(16)與風(fēng)速儀連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種分布式風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)，其特征在于所述從機(jī)光伏控制器(2)包括有從機(jī)光伏MCU (21)，在從機(jī)光伏M⑶(21)上連接有第二電壓采樣電路(22)，第二充電電流采樣電路(23)，第二電子開關(guān)(24)，反向放電保護(hù)電路(25);第二電壓采樣電路(22)、第二充電電流采樣電路(23)分別與蓄電池組(100)連接，第二電子開關(guān)(24)的另一端作為機(jī)光伏控制器(2)的電源輸出端；所述反向放電保護(hù)電路(25)另一端與從機(jī)光伏控制器(2)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種分布式風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)，其特征在于所述從機(jī)負(fù)載控制器(3)包括有從機(jī)負(fù)載MCU (31)，在從機(jī)負(fù)載MCU (31)上連接有第三電壓采樣電路(32)，第三充電電流采樣電路(33)，第三電子開關(guān)(34);第三電壓采樣電路(32)，第三充電電流采樣電路(33)分別與蓄電池組(100)連接，第三電子開關(guān)(34)的另一端作為從機(jī)負(fù)載控制器(3)的電源輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種分布式風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控主機(jī)(5)包括主機(jī)MCU(51)，在主機(jī)MCU(51)上連接有電池電壓采樣電路(52)，電池溫度檢測(cè)電路(53)，環(huán)境風(fēng)速檢測(cè)電路(54)，數(shù)據(jù)暫存電路(55);所述電池電壓采樣電路(52)，電池溫度檢測(cè)電路(53)與蓄電池組(100)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種分布式風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)，其包括若干從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器，若干從機(jī)光伏控制器，若干從機(jī)負(fù)載控制器。每個(gè)從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器的電源輸入端與對(duì)應(yīng)的交流三相風(fēng)機(jī)連接，所有從機(jī)風(fēng)機(jī)控制器的電源輸出端與蓄電池組連接；每個(gè)從機(jī)光伏控制器的電源輸入端與對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)能光伏陣列連接，所有從機(jī)光伏控制器的電源輸出端與蓄電池組連接；每個(gè)從機(jī)負(fù)載控制器的電源輸入端與蓄電池組連接，所有從機(jī)負(fù)載控制器的電源輸出端與負(fù)載連接；本實(shí)用新型充分利用風(fēng)能和太陽(yáng)能，對(duì)蓄電池充放電管理進(jìn)行優(yōu)化，盡可能延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。
文檔編號(hào)H02J7/35GK202395511SQ20112054984
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者姜宏圖, 李云剛 申請(qǐng)人:中山市環(huán)溢計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程有限公司, 姜宏圖