專(zhuān)利名稱：高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，所述高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置是指包含高頻鏈DC/AC逆變器的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制器。

背景技術(shù)：
目前在我國(guó)還有許多偏遠(yuǎn)地區(qū)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)供電，當(dāng)?shù)鼐用駸o(wú)法正常使用需要電網(wǎng)供電的各類(lèi)照明器具及家用電器，制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，另外還有大量的野外作業(yè)需要使用的儀器設(shè)備，如果沒(méi)有電網(wǎng)供電，也無(wú)法正常工作。在沒(méi)有電網(wǎng)供電的情況下，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)作為一種理想的新能源供電技術(shù)，能夠充分利用自然資源，綠色環(huán)保，是解決無(wú)電網(wǎng)供電地區(qū)供電問(wèn)題的重要發(fā)展方向，以風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)為基礎(chǔ)的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏組件、控制器、蓄電池和負(fù)載等部分組成，其工作原理是，利用風(fēng)能和太陽(yáng)能的雙重優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出電能，通過(guò)蓄電池儲(chǔ)存電能，通過(guò)控制器控制對(duì)蓄電池的充電、放電和對(duì)負(fù)載的輸出。但是風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)輸出的是直流電，各類(lèi)需要交流電供電的家用電器或儀器設(shè)備無(wú)法直接使用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能。

實(shí)用新型內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提供一種高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，也即包含高頻鏈DC/AC逆變器的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制器，能夠?qū)L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能直接應(yīng)用于需要交流電供電的用電負(fù)載，滿足在沒(méi)有電網(wǎng)供電的情況下，各類(lèi)家用電器及儀器設(shè)備的用電需求，體積小、重量輕，安全可靠性高。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，其特征在于，包括主控制芯片、連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器，所述風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器均與蓄電池連接，還包括分別連接風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器及蓄電池的高頻鏈DC/AC逆變器，所述主控制芯片分別與風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器以及高頻鏈DC/AC逆變器雙向連接，用于控制風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器、高頻鏈DC/AC逆變器，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出的電能通過(guò)高頻鏈DC/AC逆變器轉(zhuǎn)換為交流電為負(fù)載供電，并將多余的電能儲(chǔ)存于蓄電池中；當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出的電能不能滿足供電需求時(shí)，將蓄電池中儲(chǔ)存的電能通過(guò)高頻鏈DC/AC逆變器轉(zhuǎn)換為交流電為負(fù)載供電。所述高頻鏈DC/AC逆變器包括順次連接的隔離型DC/DC變換電路、單向整流電路、換向逆變電路和濾波電路，所述隔離型DC/DC變換電路、換向逆變電路分別與主控制芯片連接。所述隔離型DC/DC變換電路為通過(guò)主控制芯片輸出的正弦PWM調(diào)制信號(hào)進(jìn)行控制的PWM DC/DC變換電路所述換向逆變電路為通過(guò)主控制芯片輸出的周期信號(hào)進(jìn)行控制的電壓換向電路。所述隔離型DC/DC變換電路包括由4個(gè)功率開(kāi)關(guān)管組成的橋式DC/DC變換電路，其輸入端并聯(lián)有濾波電容，輸出端通過(guò)高頻變壓器連接由4個(gè)二極管組成的橋式整流電路，橋式整流電路的輸出端連接由4個(gè)功率開(kāi)關(guān)管組成的橋式換向逆變電路，橋式換向逆變電路經(jīng)過(guò)由濾波電感和濾波電容組成濾波電路后輸出交流電流；所述功率開(kāi)關(guān)管的控制極均與主控制芯片連接。所述功率開(kāi)關(guān)管為高頻功率開(kāi)關(guān)管，所述高頻功率開(kāi)關(guān)管為MOSFET管、IGBT管或SiC 管。所述單向整流電路的二極管為快速恢復(fù)二極管。所述連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器均為通過(guò)主控制芯片的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤控制的DC/DC變換電路。所述控制器還包括接口與通訊單元，所述接口與通訊單元與主控制芯片雙向連接。所述主控制芯片為數(shù)字信號(hào)處理器芯片。本實(shí)用新型的技術(shù)效果本實(shí)用新型提供的一種高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，也即包含高頻鏈DC/AC逆變器的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制器，相比于現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制器，能夠?qū)L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能轉(zhuǎn)換為交流電，直接應(yīng)用于需要交流電供電的用電負(fù)載，滿足在沒(méi)有電網(wǎng)供電的情況下，各類(lèi)家用電器及儀器設(shè)備的用電需求。本實(shí)用新型將高頻鏈逆變技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制器中，使用高頻變壓器實(shí)現(xiàn)了電壓調(diào)整和輸入/輸出的電氣隔離，體積小、重量輕，使用安全，可靠性高；高頻鏈逆變器中包含功率開(kāi)關(guān)管的DC/DC變換電路通過(guò)主控制芯片輸出的正弦PWM調(diào)制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)PWM DC/DC變換，將直流電壓變換為正弦波調(diào)制的脈動(dòng)直流電壓；高頻鏈逆變器中包含功率開(kāi)關(guān)管的換向逆變電路，通過(guò)主控制芯片輸出的周期控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了電壓的換向輸出；并且本實(shí)用新型通過(guò)主控制芯片控制連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器，實(shí)現(xiàn)了最大功率點(diǎn)跟蹤控制，提高了對(duì)新能源的利用效率。

圖I是本實(shí)用新型的高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的高頻鏈DC/AC逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型的聞?lì)l鏈DC/AC逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I所示，一種高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，包括主控制芯片、連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器，所述風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器均與蓄電池連接，還包括分別連接風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器及蓄電池的高頻鏈DC/AC逆變器，主控制芯片分別與風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器以及高頻鏈DC/AC逆變器雙向連接，用于控制風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器、高頻鏈DC/AC逆變器，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出的電能通過(guò)高頻鏈DC/AC逆變器轉(zhuǎn)換為交流電為負(fù)載供電，并將多余的電能儲(chǔ)存于蓄電池中；當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出的電能不能滿足供電需求時(shí)，將蓄電池中儲(chǔ)存的電能通過(guò)高頻鏈DC/AC逆變器轉(zhuǎn)換為交流電為負(fù)載供電。本實(shí)用新型的控逆一體裝置還包括接口與通訊單元，接口與通訊單元也與主控制芯片雙向連接，通過(guò)計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)行集中控制與管理。如圖2所示，為本實(shí)用新型控逆一體裝置的高頻鏈DC/AC逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖。包括隔離型DC/DC變換電路、單向整流電 路、換向逆變電路和濾波電路，隔離型DC/DC變換電路的輸出端連接單向整流電路的輸入端，單向整流電路的輸出端連接換向逆變電路的輸入端，換向逆變電路的輸出端連接濾波電路；隔離型DC/DC變換電路、換向逆變電路分別與主控制芯片連接；風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器及蓄電池輸出的直流電經(jīng)隔離型DC/DC變換電路、單向整流電路、換向逆變電路和濾波電路，轉(zhuǎn)換為交流電流輸出給用電負(fù)載。如圖3所示，本實(shí)用新型的高頻鏈?zhǔn)紻C/AC逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。包括由4個(gè)功率開(kāi)關(guān)管Ql Q4組成的橋式DC/DC變換電路，橋式DC/DC變換電路輸入端并聯(lián)有濾波電容CO，橋式DC/DC變換電路輸出端通過(guò)高頻變壓器T連接由4個(gè)二極管Dl D4組成的橋式整流電路，橋式整流電路的輸出端連接由4個(gè)功率開(kāi)關(guān)管Q5 Q8組成的橋式換向逆變電路，橋式換向逆變電路經(jīng)過(guò)由濾波電感L和濾波電容Cl組成濾波電路后輸出交流電流；功率開(kāi)關(guān)管的控制極均與主控制芯片連接。輸入端的直流電壓經(jīng)電容CO濾波后，經(jīng)過(guò)橋式DC/DC變換電路通過(guò)主控制芯片輸出的正弦PWM調(diào)制信號(hào)調(diào)制，將直流電變換為正弦波調(diào)制的脈動(dòng)直流信號(hào)；正弦波調(diào)制的脈動(dòng)直流信號(hào)通過(guò)高頻變壓器的電壓調(diào)整，進(jìn)入二極管單向整流電路，經(jīng)過(guò)整流電路整流后的高頻整流信號(hào)，再經(jīng)過(guò)橋式換向逆變電路，通過(guò)主控制芯片輸出的周期信號(hào)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電壓換向，變換為交流信號(hào)輸出給負(fù)載。另外連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器，均通過(guò)主控制芯片控制，實(shí)現(xiàn)了最大功率點(diǎn)跟蹤控制，以最大限度的利用風(fēng)能和太陽(yáng)能。本實(shí)用新型中的功率開(kāi)關(guān)管為高頻功率開(kāi)關(guān)器件，可以是MOSFET管、IGBT管或SiC管；單向整流電路的二極管為快速恢復(fù)二極管，主控制芯片為先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理器
-H-* I I
心/T
權(quán)利要求1.一種高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，其特征在于，包括主控制芯片、連接風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器，所述風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器均與蓄電池連接，還包括分別連接風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器及蓄電池的高頻鏈DC/AC逆變器，所述主控制芯片分別與風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器以及高頻鏈DC/AC逆變器雙向連接，用于控制風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器、高頻鏈DC/AC逆變器，將風(fēng)カ發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出的電能通過(guò)高頻鏈DC/AC逆變器轉(zhuǎn)換為交流電為負(fù)載供電，并將多余的電能儲(chǔ)存于蓄電池中；當(dāng)風(fēng)カ發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出的電能不能滿足供電需求吋，將蓄電池中儲(chǔ)存的電能通過(guò)高頻鏈DC/AC逆變器轉(zhuǎn)換為交流電為負(fù)載供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，其特征在于，所述高頻鏈DC/AC逆變器包括順次連接的隔離型DC/DC變換電路、單向整流電路、換向逆變電路和濾波電路，所述隔離型DC/DC變換電路、換向逆變電路分別與主控制芯片連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，其特征在干，所述隔離型DC/DC變換電路為通過(guò)主控制芯片輸出的正弦PWM調(diào)制信號(hào)進(jìn)行控制的PWM DC/DC變換電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，其特征在于，所述換向逆變電路為通過(guò)主控制芯片輸出的周期信號(hào)進(jìn)行控制的電壓換向電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，其特征在于，所述隔離型DC/DC變換電路包括由4個(gè)功率開(kāi)關(guān)管組成的橋式DC/DC變換電路，其輸入端并聯(lián)有濾波電容，輸出端通過(guò)高頻變壓器連接由4個(gè)ニ極管組成的橋式整流電路，橋式整流電路的輸出端連接由4個(gè)功率開(kāi)關(guān)管組成的橋式換向逆變電路，橋式換向逆變電路經(jīng)過(guò)由濾波電感和濾波電容組成濾波電路后輸出交流電流；所述功率開(kāi)關(guān)管的控制極均與主控制芯片連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，其特征在干，所述功率開(kāi)關(guān)管為高頻功率開(kāi)關(guān)管，所述高頻功率開(kāi)關(guān)管為MOSFET管、IGBT管或SiC管。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，其特征在干，所述橋式整流電路的ニ極管為快速恢復(fù)ニ極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，其特征在于，連接風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器均為通過(guò)主控制芯片的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤控制的DC/DC變換電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，其特征在于，所述控制器還包括接ロ與通訊單元，所述接ロ與通訊單元與主控制芯片雙向連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9之一所述的高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，其特征在于，所述主控制芯片為數(shù)字信號(hào)處理器芯片。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，能夠?qū)L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能直接應(yīng)用于需要交流電供電的用電負(fù)載，滿足在沒(méi)有電網(wǎng)供電的情況下，各類(lèi)家用電器及儀器設(shè)備的用電需求，體積小、重量輕，安全可靠性高。包括主控制芯片、連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器，風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器與蓄電池連接，還包括分別連接風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器及蓄電池的高頻鏈DC/AC逆變器，主控制芯片分別與風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器以及高頻鏈DC/AC逆變器雙向連接。
文檔編號(hào)H02J9/06GK202374014SQ20112055020
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者宋鳳才, 常東來(lái), 王寶珠, 王海龍 申請(qǐng)人:中科恒源科技股份有限公司