風(fēng)力、光伏、柴油發(fā)電三電源發(fā)供電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及互補(bǔ)發(fā)電和供電領(lǐng)域，具體涉及采用開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)，與光伏發(fā)電和柴油發(fā)電機(jī)組三者配合使用的三電源發(fā)供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]清潔、綠色、環(huán)保為標(biāo)志的風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電是多年來國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)發(fā)展的可再生能源發(fā)電形式。
[0003]目前風(fēng)電機(jī)組主要以雙饋型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和直驅(qū)全功率變換型永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為主，兼有一些鼠籠式異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；雙饋型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有較好的性價(jià)比，但它的傳動(dòng)鏈往往要有齒輪箱，這對(duì)機(jī)組的可靠性和可維護(hù)性提出了苛刻的要求；直驅(qū)全功率變換型永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組避免了齒輪箱的維護(hù)工作量，可靠性有所提高，但由于其轉(zhuǎn)速很低，隨著功率的增大，多極數(shù)永磁同步發(fā)電機(jī)的制造工藝復(fù)雜，技術(shù)難度大，電機(jī)體積大，造價(jià)高；鼠籠式異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組則因風(fēng)能利用率低、適應(yīng)性差日趨淘汰。
[0004]開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)子上無刷、無繞組、無永久磁體；其運(yùn)行時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電流源，這樣在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，輸出端電壓不會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化，這非常適合于當(dāng)前主流的變速運(yùn)行的風(fēng)力機(jī)，可提高風(fēng)能的利用效率；開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)可以在風(fēng)力直接驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)較高的發(fā)電效率，也省去了齒輪箱，使整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔、可靠，這也正是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)；而在運(yùn)行過程中，開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)可控參數(shù)多，如開關(guān)角控制，電流斬波控制，PWM控制等，可方便的實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制策略，靈活的控制輸出直流電壓和電流。
[0005]目前，風(fēng)光互補(bǔ)型的發(fā)電系統(tǒng)較為多見，但采用開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)這種新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)與光伏發(fā)電互補(bǔ)的系統(tǒng)尚未見報(bào)道。
[0006]針對(duì)開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)直接輸出脈動(dòng)的直流電的特點(diǎn)，其輸出接口部分的電能變換系統(tǒng)應(yīng)與常規(guī)交流發(fā)電機(jī)輸出的完全不同，不像交流發(fā)電機(jī)那樣要先經(jīng)過整流環(huán)節(jié)，另外其輸出脈動(dòng)的直流電更利于向蓄電池充電。
[0007]柴油發(fā)電機(jī)組是傳統(tǒng)的面向無電網(wǎng)覆蓋區(qū)域的常規(guī)發(fā)電裝置，其中的發(fā)電機(jī)當(dāng)前一般采用交流同步發(fā)電機(jī)。
[0008]在我國(guó)一些偏遠(yuǎn)無電網(wǎng)覆蓋的地區(qū)，往往也是較為貧困的農(nóng)村或牧區(qū)，這些地區(qū)大部分也意味著是干旱少雨、太陽(yáng)能和風(fēng)能豐富的三北地區(qū)，具有利用風(fēng)能和太陽(yáng)能得天獨(dú)厚的條件，但也需要投資少、維護(hù)方便的設(shè)施利用才有可行性；另外，柴油這類化石能源污染環(huán)境，而可再生能源的利用往往也更容易得到政府的補(bǔ)貼；所以，有效利用可再生能源，兼顧長(zhǎng)效穩(wěn)定供電，同時(shí)簡(jiǎn)化發(fā)供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、降低成本等方面之后，含可再生能源發(fā)電的多電源發(fā)供電設(shè)施在這些地區(qū)應(yīng)具有應(yīng)用的實(shí)際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)以上的【背景技術(shù)】，本實(shí)用新型提出采用開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)，鼠籠式三相異步發(fā)電機(jī)為柴油發(fā)電機(jī)，開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)輸出電壓可調(diào)，風(fēng)力、光伏、柴油發(fā)電三電源聯(lián)供及蓄電池儲(chǔ)能備用的多電源系統(tǒng)，可增強(qiáng)供電穩(wěn)定性和持久性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠性高，成本低，維護(hù)簡(jiǎn)單。
[0010]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0011]風(fēng)力、光伏、柴油發(fā)電三電源發(fā)供電系統(tǒng)，由開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1、光伏發(fā)電系統(tǒng)2、柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)3、升降壓斬波器4、蓄電裝置5、逆變器6、整流器7、交流負(fù)載8、直流負(fù)載9組成；其技術(shù)特征在于，所述開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)I與所述升降壓斬波器4連接，升降壓斬波器4與所述光伏發(fā)電系統(tǒng)2均與所述蓄電裝置5連接，蓄電裝置5同時(shí)與所述逆變器6和所述直流負(fù)載9連接，逆變器6與所述交流負(fù)載8連接，所述柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)3同時(shí)與所述整流器7和交流負(fù)載8連接，整流器7與直流負(fù)載9連接。
[0012]所述的開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)I包含風(fēng)力機(jī)、開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)及其控制器和功率變換器。
[0013]所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)2包含光伏電池陣列及光伏控制器。
[0014]所述的柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)3中的發(fā)電機(jī)為鼠籠式交流異步發(fā)電機(jī)。
[0015]所述的升降壓斬波器4指的是可對(duì)輸入直流電壓進(jìn)行升壓或降壓變換的斬波電路，具體是buck-boost斬波器或者Cuk斬波器或者Sepic斬波器或者Zeta斬波器，通過對(duì)其內(nèi)部唯一的電力電子開關(guān)管的開關(guān)占空比的調(diào)節(jié)，改變其輸出直流電壓大小。
[0016]所述的開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)I既升降壓斬波器4，和所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)2通過串聯(lián)或者并聯(lián)的方式輸出直流電。
[0017]本實(shí)用新型的主要技術(shù)效果是:
[0018]本實(shí)用新型的風(fēng)力、光伏、柴油發(fā)電三電源發(fā)供電系統(tǒng)，有效利用風(fēng)能和太陽(yáng)能，保護(hù)環(huán)境；在風(fēng)能和太陽(yáng)能或者其中之一較為豐富，并且足夠負(fù)載所需電能時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)停機(jī)，只有到風(fēng)能和太陽(yáng)能較弱，并且蓄電裝置中的電能也消耗殆盡不能滿足負(fù)載時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組才起動(dòng)運(yùn)行。
[0019]采用開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)，開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)可直驅(qū)，本身的結(jié)構(gòu)比永磁同步發(fā)電機(jī)更簡(jiǎn)單成本更低；其直接輸出脈動(dòng)的直流電，更利于給蓄電裝置充電，并且可以與同為直流電輸出的光伏電池并聯(lián)或串聯(lián)供電；簡(jiǎn)化了電能變換結(jié)構(gòu)降低了成本。
[0020]由于永磁同步發(fā)電機(jī)在長(zhǎng)時(shí)期運(yùn)行時(shí)難免會(huì)失磁，引起效率下降，另外高性能的永磁材料雖然磁性強(qiáng)但價(jià)格很貴；而電勵(lì)磁的同步發(fā)電機(jī)又需要專用直流電源；所以采用鼠籠式異步發(fā)電機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)降低了成本。
[0021]可見，本實(shí)用新型除相對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)、光伏與柴油互補(bǔ)、風(fēng)力與柴油互補(bǔ)等已有的互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)來說提高了供電的持續(xù)性和穩(wěn)定性外，也是一套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低成本的系統(tǒng)，這點(diǎn)尤其重要，因?yàn)樵谄h(yuǎn)無電網(wǎng)地區(qū)，往往也是技術(shù)人員難于前往維護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后的地區(qū)，簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)意味著可靠性高少維護(hù)，低成本更利于實(shí)際應(yīng)用的可能。
【附圖說明】
[0022]圖1所示為本實(shí)用新型的風(fēng)力、光伏、柴油發(fā)電三電源發(fā)供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示為風(fēng)力、光伏、柴油發(fā)電三電源發(fā)供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，實(shí)際上也可以說是四電源系統(tǒng)，因?yàn)樾铍娧b置5在風(fēng)力和光伏均不能正常發(fā)電時(shí)，可代替它們向負(fù)載供電，只有到蓄電裝置5中的電能消耗殆盡不能滿足負(fù)載時(shí)，才起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)3。
[0024]開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)I由小型的風(fēng)力機(jī)及配套的小型開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)及其控制器、功率變換器構(gòu)成，自行完成電壓反饋控制和最大功率點(diǎn)跟蹤控制，該系統(tǒng)為變速直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其額定