基于網(wǎng)電互補的風力發(fā)電供電系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于網(wǎng)電互補的風力發(fā)電供電系統(tǒng)，根據(jù)各部分檢測電路檢測的電壓和電流值控制風電和網(wǎng)電切換，具體涉及檢測技術、電力電子技術、嵌入式控制、數(shù)據(jù)通信領域。
【背景技術】
[0002]隨著環(huán)境污染的不斷惡化，不可再生能源的不斷消耗，使得風能這樣的清潔能源得到了廣泛的關注，主要利用風能帶動風力發(fā)電機轉動輸出電能，由于風能的隨機性和間歇性，導致風機輸出電能幅值的振蕩和輸出電能的間斷。中國發(fā)明專利申請?zhí)?201310297683.7名稱為《基于網(wǎng)電互補的離網(wǎng)風力供電系統(tǒng)》是用一臺風力發(fā)電機和附近多臺負載組成“一拖多”離網(wǎng)供電系統(tǒng)，它將風機輸出的多余電量利用蓄電池進行存儲，然后將蓄電池內(nèi)的直流電進行逆變，逆變輸出的交流電并入主逆變器母線。這樣結構中的風力發(fā)電機需要具有較大的輸出功率，而且電池組同樣需要很大的容量，同時裝置的安裝區(qū)域必須常年有風。
[0003]目前的技術發(fā)展，小功率負載完全可以由風機和蓄電池組合提供不間斷電源，但是一些大功率設備仍然要使用電網(wǎng)進行不間斷供電，而現(xiàn)在沒有一種設備能夠在風力充足時利用風力資源來對大功率負載供電，而在無風時自動切換網(wǎng)電對大功率負載進行供電。為大功率負載提供電源的風電設備真正做到不間斷供電，就需要保證系統(tǒng)在工作的時候，系統(tǒng)中輔助的檢測儀表和控制器件一直有穩(wěn)定不間斷的電源供電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術存在的不足，提出一種基于網(wǎng)電互補的風力發(fā)電供電系統(tǒng)，它將風機輸出的電能和電網(wǎng)輸出的電能有機的結合，利用嵌入式系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)切換開關，為多種負載提供不間斷的三相交流電源和可調(diào)的高壓直流電源，具有人機交互功能和數(shù)據(jù)遠傳功能。
[0005]本發(fā)明的目的是由以下技術方案來實現(xiàn)的:一種基于網(wǎng)電互補的風力發(fā)電供電系統(tǒng)，其特征是，它包括四部分組成，第一部分包括四條為交流負載提供電源的路徑；第二部分包括四條為直流負載提供電源的路徑；第三部分包括兩條為220V系統(tǒng)內(nèi)器件電源母線提供電源的路徑；第四部分包括電壓、電流、電量、相位、風速、溫度、濕度檢測電路、系統(tǒng)顯示單元和遠傳模塊；
所述第一部分的第一條路徑包括:風力發(fā)電機、風機控制器、第一切換開關、第一逆變單元、第二切換開關與交流負載電連接形成的離網(wǎng)風機供電方式；所述第一部分的第二條路徑包括風力發(fā)電機、風機控制器、第三切換開關、第一蓄電池組、第二蓄電池組、第一切換開關、第一逆變單元、第二切換開關與交流負載電連接形成的蓄電池組的供電方式；所述第一部分的第三條路徑包括單相交流電源、第一整流器、第一切換開關、第一逆變單元、第二切換開關與交流負載電連接形成的單相交流電源的供電方式；所述第一部分的第四條路徑包括三相交流電源、第二切換開關與交流負載電連接形成的三相交流電源供電方式；
所述第二部分的第一條路徑包括:風力發(fā)電機、風機控制器、第三切換開關、第一蓄電池組、第二蓄電池組、直流升壓電路、第四切換開關與直流負載電連接形成的蓄電池組供電方式；所述第二部分的第二條路徑包括:風力發(fā)電機、風機控制器、第三切換開關、第一蓄電池組、第二蓄電池組、直流降壓電路、第四切換開關與直流負載電連接形成的蓄電池組供電方式；所述第二部分的第三條路徑包括:單相交流電源、第一整流器、第四切換開關與直流負載電連接形成的單相交流電源供電方式；所述第二部分的第四條路徑包括三相交流電源、第二整流器、第四切換開關與直流負載電連接形成的三相交流電源供電方式；
所述第三部分的第一條220V系統(tǒng)內(nèi)器件電源母線電源路徑包括:風力發(fā)電機、風機控制器、第三切換開關、第一蓄電池組、第二蓄電池組、第二逆變單元與第五切換開關電連接；所述第三部分的第二條220V系統(tǒng)內(nèi)器件電源母線電源路徑包括:單相交流電源與第五切換開關電連接；
所述第四部分包括:三相電壓檢測電路、三相電流檢測電路、三相相位檢測電路、直流電壓檢測電路、直流電流檢測電路、單相電壓檢測電路、風速檢測電路、溫濕度檢測電路、系統(tǒng)顯示單元、遠傳模塊和風機控制器內(nèi)檢測電路；其中風機控制器內(nèi)檢測電路包括風機輸出電壓檢測電路、風機輸出電流檢測電路和電池電量檢測電路，所述電池電量檢測電路用于第一蓄電池組、第二蓄電池組內(nèi)電量的檢測；所述三相電壓檢測電路用于三相交流電每一相的電壓幅值輸出的檢測；三相電流檢測電路用于三相交流電與交流負載之間每一相的電流值的檢測；三相相位檢測電路用于三相交流電的相位差的檢測；直流電壓檢測電路用于直流負載的供電電壓檢測；直流電流檢測電路用于直流負載回路中的電流檢測；單相電壓檢測電路用于第二逆變單元輸出的單相交流電的電壓幅值檢測；風速檢測電路用于環(huán)境風速的檢測；溫濕度檢測電路用于環(huán)境溫度和濕度檢測；系統(tǒng)顯示單元與計算機控制單元通信，顯示第四部分包括的檢測電路參數(shù)；遠傳模塊與計算機控制單元通信，將第四部分包括的檢測電路參數(shù)遠傳至操作站。
[0006]所述風力發(fā)電機為磁懸浮風力發(fā)電機。
[0007]所述風機控制器包括三相整流電路、升壓電路、最大功率點跟蹤控制電路、風機輸出電壓檢測電路、風機輸出電流檢測電路、風機剎車控制電路與電池電量檢測電路電連接；所述最大功率點跟蹤控制電路、風機輸出電壓檢測電路、風機輸出電流檢測電路、電池電量檢測電路、風機剎車控制電路均通過計算機控制單元轉接端子與計算機控制單元電連接。
[0008]所述計算機控制單元為DSP。
[0009]所述第一、第二逆變單元均為雙極性控制方式的SPWM。
[0010]所述系統(tǒng)顯示單元為觸摸屏。
[0011]所述遠傳模塊為3G-DUT。
[0012]本發(fā)明的基于網(wǎng)電互補的風力發(fā)電供電系統(tǒng)的效果體現(xiàn)在:
1、風機控制器將風力發(fā)電機輸出的三相交流電進行整流和升壓處理，然后將整流和升壓處理后的直流電經(jīng)過最大功率點跟蹤控制電路對蓄電池組充電，同時監(jiān)測兩組蓄電池的電量情況，監(jiān)測風機輸出的三相交流電的電壓和電流大小，當計算機控制單元輸出風機控制器剎車指令，對風機實行超速剎車控制；
2、第三切換開關對第一蓄電池組和第二蓄電池組切換充電，同時第三切換開關輸出沒有充電蓄電池組的直流電，輸出的直流電連接直流母線；
3、交流負載包括四種供電方式，根據(jù)具體的使用情況進行切換使用，在風力充足時將風力發(fā)電機輸出三相交流電經(jīng)過整流、然后進行三相逆變，逆變輸出連接交流負載；當風力減小或者無風時，將存儲在蓄電池組中的直流電經(jīng)過三相逆變，逆變輸出連接交流負載；當使用區(qū)域長時間處于風力很小或者無風時，將單相交流電源整流、然后進行三相逆變，逆變輸出連接交流負載；當使用區(qū)域長時間處于風力很小或者無風時，并且負載的功率很大，單相交流電的上一級最大功率不能滿足負載使用要求時，將三相交流電直接輸出連接交流負載；
4、直流負載包括四種供電方式，根據(jù)具體的使用情況進行切換使用，當直流負載的工作電源比直流母線的直流電壓高時，將直流母線的直流電利用計算機控制單元輸出的PWM調(diào)整直流升壓電路進行升壓處理，滿足直流負載工作電源的要求；當直流負載的工作電源比直流母線的直流電壓低時，將直流母線的直流電利用計算機控制單元輸出的PWM調(diào)整直流降壓電路進行降壓處理，滿足直流負載工作電源的要求；當直流母線經(jīng)過升壓和降壓處理后，也不能滿足直流負載的直流工作電壓或者不能滿足直流負載的功率使用要求時，將單相交流電源整流，整流輸出后連接直流負載，為直流負載提供供電電源；當單相交流電整流后提供的直流電不能滿足直流負載的功率使用要求時，將三相交流電整流，整流輸出后連接直流負載，為直流負載提供供電電源；
5、220V系統(tǒng)內(nèi)器件電源母線電源包括兩種供電方式，根據(jù)具體的使用情況進行切換使用，當蓄電池組內(nèi)的電量滿足設定要求時，將直流母線輸出的直流電單相逆變，逆變輸出的單相交流電連接220V系統(tǒng)內(nèi)器件電源母線；當蓄電池組內(nèi)的電量不滿足設定要求時，將單相交流電源經(jīng)過第五切換開關連接220V系統(tǒng)內(nèi)器件電源母線，