CN201733119U - 风光互补控制逆变一体机 - Google Patents

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冯亮
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Abstract

本实用新型公开了一种风光互补控制逆变一体机，包括智能充电控制器，及与智能充电控制器联接的风力发电输入接口、太阳能发电输入接口和逆变器；逆变器与智能充电控制器之间设有蓄电池接口。本实用新型具有高集成化和多功能化的效果；通过通讯组件可以将数字电路的参数上传至监控室中的上位机，对其运行状况进行现场和远程监控。同时只采样一个电磁线圈就实现了蓄电池防反接功能，达到了即使在被蓄电池反接后，仍然能够进行正常充放电的功能。本实用新型能因具有远程控制功能，在安装于日照时间长、风力大的位置时，能很方便地维护与监控。因为采用的是环保无污染的风能和光能，它的推广应用能带来极好的社会效益和经济效益。

Description

风光互补控制逆变一体机 
技术领域
本实用新型涉及一种风力发电机和太阳能电池板的电能进行充电和逆变放电的装置，特别是指一种风电和光电互补控制的具有蓄能、逆变功能的一体化装置。 
背景技术
由于地域差别，在很多偏远地区，地广人稀，电网覆盖面有限，对偏远地区生活和工作的人们而言，一般情况下用电负荷都不大，所以采用电网输送电力就不合理。因此在远离电网的地区，人们的电力来源就要依靠独立供电***，现在常用的供电方案是柴油发电机，但是由于偏远地区交通不便利，所以柴油的储运成本太高，而且难以保障持续供电，所以柴油发电机只能作为一种短时的应急电源，要解决长期稳定可靠的供电问题，只能依赖当地的自然能源。 
我国幅员辽阔，具有丰富的风能和太阳能资源，据统计我国实际可开发的风能储量为2.53亿千瓦，而西***部的太阳能辐射总量更是位居世界第一。结合风能、太阳能的特点，综合利用风力发电和太阳能光伏发电技术而建立的风光互补发电***无疑是解决独立供电的最佳方案。 
目前风光互补***大多不能较全面的解决如对蓄电池充电控制不精确；对多余能量的卸载不精确；蓄电池反接故障；对风光发电*** 不能进行现场和远程监控。目前利用风光互补发电***的地区都为一些较偏僻，交通不发达的地区，如果不能很好的解决上述一系列问题，那么不仅自然资源得不到充分的利用，而且对其故障发现和维护的难度将大大增加。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于为克服现有技术的不足而提供一种高集成化、多功能的风力发电和太阳能发电互补进行充放电控制的逆变一体机。智能充电控制器在通过逆变器对外供电的同时，于发电充足时(如大白天、风力很大时)将多余的能量通过蓄电池进行存储，于发电不充足时(如夜间、风力小时)将蓄电池的电能输出至逆变器，以供用户使用。该逆变一体机能够实现对充电进行精确控制，对多余能量进行精确卸载，对蓄电池进行防反接保护，对蓄电池能量进行逆变，同时对发电***进行现场和远程的监控。 
本实用新型的技术内容为：风光互补控制逆变一体机，其特征包括智能充电控制器，及与智能充电控制器联接的风力发电输入接口、太阳能发电输入接口和逆变器；所述逆变器与智能充电控制器之间设有蓄电池接口。 
本实用新型的进一步技术内容为：所述的智能充电控制器与风力发电输入接口之间还设有三相整流电路；所述的蓄电池接口与智能充电控制器之间设有蓄电池反接保护电路。 
本实用新型的进一步技术内容为：所述的智能充电控制器还联接有LCD显示屏。
本实用新型的进一步技术内容为：所述的智能充电控制器包括微控制器，及与微控制器联接的第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器；所述的第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器均设有与太阳能发电输入接口、三相整流电路联接的输入端。 
本实用新型的进一步技术内容为：所述的智能充电控制器还包括与微控制器联接的通讯组件，所述第二DC/DC变换器的输出端联接有卸载器。 
本实用新型的进一步技术内容为：所述的微控制器内设有与第一DC/DC变换器的PWM充电控制电路，及与第二DC/DC变换器联接的PWM卸载控制电路。 
本实用新型的进一步技术内容为：所述的微控制器设有风力发电机电压信号输入端、风电充电电流信号输入端、太阳能电池电压信号输入端、太阳能充电电流信号输入端和蓄电池电压信号输入端。 
本实用新型的进一步技术内容为：所述的通讯模块为RS485模块。 
本实用新型的进一步技术内容为：所述的PWM充电控制电路为三段式充电控制电路，所述的三段式充电控制电路包括恒流充电电路、恒压充电电路和浮点充电电路。 
本实用新型的进一步技术内容为：所述的蓄电池反接保护电路包括与蓄电池接口联接的电磁线圈和设于电磁线圈两端的活动联接片，所述的活动联接片上固设有与电磁线圈相对应的衔铁，所述的活动联接片设有智能充电控制器与蓄电池接口的正向联接位、反向联接位和 无联接位三个工作位，活动联接片在蓄电池正向接入时置于正向联接位，活动联接片在蓄电池反向接入时置于反向联接位，活动联接片在未联接蓄电池时置于无联接位。 
本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型通过一个具有高集成度的数字电路，实现对蓄电池充电、能量卸载和通讯等功能的控制，具有高集成化和多功能化的效果；通过通讯组件可以将数字电路的参数上传至监控室中的上位机，对风光互补控制逆变一体机的运行状况进行现场和远程监控。同时只采样一个电磁线圈就实现了蓄电池防反接功能，达到了即使在被蓄电池反接后，仍然能够进行正常充放电的功能。本实用新型能广泛应用特殊环境的独立发电供电***，因集成度高，故结构小巧，占用空间少；又因具有远程控制功能，在安装于日照时间长、风力大的位置时，能很方便地维护与监控。因为采用的是环保无污染的风能和光能，它的推广应用能带来极好的社会效益和经济效益。 
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。 
附图说明
图1为本实用新型风光互补控制逆变一体机具体实施例的***结构框图； 
图2为本实用新型风光互补控制逆变一体机具体实施例之智能充电控制器的结构原理图； 
图3为本实用新型风光互补控制逆变一体机具体实施例的智能充电控制流程图； 
图4为本实用新型风光互补控制逆变一体机具体实施例之蓄电池反接保护电路原理图。 
附图标记说明 
1    智能充电控制器 
10   微控制器           11    第一DC/DC变换器 
12   第二DC/DC变换器    13    通讯组件 
2    风力发电输入接口   21    三相整流电路 
3    太阳能发电输入接口 
4    逆变器             5     蓄电池接口 
6    蓄电池反接保护电路 61    电磁线圈 
62   活动联接片         63    活动联接片 
621  衔铁               631   衔铁 
7LCD 显示屏             8     卸载器 
9    壳体 
具体实施方式
为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。 
如图1所示，本实用新型风光互补控制逆变一体机，包括智能充电控制器1，及与智能充电控制器1联接的风力发电输入接口2、太阳能发电输入接口3和逆变器4；逆变器4与智能充电控制器2之间设有蓄电池接口5。智能充电控制器1与风力发电输入接口2之间还设有三相整流电路21；蓄电池接口5与智能充电控制器1之间设有蓄电池反接保护电路6。智能充电控制器1还联接有LCD显示屏7。还包括壳体9，这个壳体用于安装固定前述的各个部件。LCD显示屏7安装在壳体9的上方或侧面，在壳体9还可以设置有一些控制按钮，可与LCD显示屏7配合，实现人机交互式操作。
智能充电控制器1包括微控制器10，及与微控制器10联接的第一DC/DC变换器11和第二DC/DC变换器12；第一DC/DC变换器11设有与太阳能发电输入接口3、三相整流电路21联接的输入端；第二DC/DC变换器12也设有与太阳能发电输入接口3、三相整流电路21联接的输入端。其中，第一DC/DC变换器11的输出端是与蓄电池、逆变器联接的(通过蓄电池反接保护电路和蓄电池接口)，即第一DC/DC变换器实现对蓄电池的充电控制；第二DC/DC变换器12的输出端是与卸载器8联接，实现对多余电能(包括风电和光电)的卸载。智能充电控制器1还包括与微控制器11联接的通讯组件13。微控制器10内设有与第一DC/DC变换器11的PWM充电控制电路(如图2所示，输出信号为PWM1)，及与第二DC/DC变换器12联接的PWM卸载控制电路(如图2所示，输出信号为PWM2)。微控制器11设有风力发电机电压信号输入端、风电充电电流信号输入端、太阳能电池电压信号输入端、太阳能充电电流信号输入端和蓄电池电压信号输入端。通讯模块13为RS485模块。PWM充电控制电路为三段式充电控制电路，三段式充电控制电路包括恒流充电电路、恒压充电电路和浮点充电电路。 
微控制器11还可以设有与逆变器4联接的控制信号输出端，当逆变器4对外提供交流电源时，风能和电能输入的电能不足时，由蓄电池补充电能，但风能和电能输入的电能足够时，对蓄电池进行充电，若此时蓄电池也充够了，则多余的电能由第二DC/DC变换器12输出至卸载器8进行。于其它实施例中，逆变器也可以设有单独的控制电路，以此构成逆变模块，该逆变模块可以做成分体式结构，由用户选购，当用户不需使用交流电源时，可以不选购。 
风力发电机与风力发电机输入端口2联接，风电经过三相整流电路21整流后进入智能充电控制器1，太阳能电池输出与太阳能电输入接口3联接后也进入智能充电控制器1。两项电能经智能充电控制器1变换后通过蓄电池反接保护电路6，然后到达蓄电池接口5，当接入蓄电池后可进行充电。 
智能充电控制器1在蓄电池充满电后将多余能量转移到卸载器8上。当需要交流电源时，可以将逆变器4与蓄电池(外配)连接，由逆变器输出所需交流电源。 
LCD显示屏7可以将所需的监控参数进行实时显示。 
如图2所示，在智能充电控制器1中，通过微控制器10可对蓄电池充电、功率卸载、LCD显示、远程通讯进行控制。 
微控制器10通过检测元件对风力发电机电压、风电充电电流、太阳能电池电压和太阳能充电电流进行采样，根据采样结果对第一DC/DC变换器11进行PWM控制，控制信号为PWM1，使蓄电池实现三段式充电。微控制器10还对蓄电池电压进行采样，当确定蓄电池被充满后，将多余的电能通过第二DC/DC变换器转入卸载器8进行卸载。卸 载器8能实现电能的无级卸载，使蓄电池电压始终稳定在浮充电压点，保证了最佳的蓄电池充电特性(即微控制器10可以根据蓄电池电压信号的大小对第二DC/DC变换器12中的卸载器8接入电路进行PWM控制，控制信号为PWM2，实现无级卸载)，具体控制流程如图4所示。其中的三段式充电控制电路是当蓄电池为低电量时(即刚开始充电时)，启用恒流充电电路，以最大功率进行充电，当蓄电池容量达到第一阈值(约为70％～90％)时，切换至恒压充电电路，当蓄电池容量达到第二阈值(约为95％)时，再切换至浮点充电电路。 
微控制器10将风力发电机充电电压、太阳能电池充电电压、蓄电池电压和充电电流等检测参数通过安装在箱体上的LCD显示屏7进行实时显示。 
微控制器10通过通讯组件13(优选RS485模块)与上位机进行通讯，将所需数据显示在上位机中，实现远程监控。 
图4所示，蓄电池反接保护电路6包括与蓄电池接口联接的电磁线圈61和设于电磁线圈61两端的活动联接片62、63(二个活动联接片是联动的)，活动联接片62、63上固设有与电磁线圈61相对应的衔铁621、631，活动联接片设有智能充电控制器与蓄电池接口的正向联接位、反向联接位和无联接位三个工作位，活动联接片在蓄电池正向接入(即蓄电池的正极接A端)时置于正向联接位(即图4中的1脚与3脚导通，4脚与6脚导通)，活动联接片在蓄电池反向接入(即蓄电池的正极接B端)时置于反向联接位(即图4中的2脚与3脚导通，5脚与6脚导通)，活动联接片在未联接蓄电池时置于无联接位 (即图4中所示的状态)。 
综上所述，本实用新型通过一个具有高集成度的数字电路，实现对蓄电池充电、能量卸载和通讯等功能的控制，具有高集成化和多功能化的效果；通过通讯组件可以将数字电路的参数上传至监控室中的上位机，对风光互补控制逆变一体机的运行状况进行现场和远程监控。同时只采样一个电磁线圈就实现了蓄电池防反接功能，达到了即使在被蓄电池反接后，仍然能够进行正常充放电的功能。本实用新型能广泛应用特殊环境的独立发电供电***，因集成度高，故结构小巧，占用空间少；又因具有远程控制功能，在安装于日照时间长、风力大的位置时，能很方便地维护与监控。因为采用的是环保无污染的风能和光能，它的推广应用能带来极好的社会效益和经济效益。 
以上所述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。 

Claims (10)

1.风光互补控制逆变一体机，其特征包括智能充电控制器，及与智能充电控制器联接的风力发电输入接口、太阳能发电输入接口和逆变器；所述逆变器与智能充电控制器之间设有蓄电池接口。
2.根据权利要求1所述的风光互补控制逆变一体机，其特征在于所述的智能充电控制器与风力发电输入接口之间还设有三相整流电路；所述的蓄电池接口与智能充电控制器之间设有蓄电池反接保护电路。
3.根据权利要求2所述的风光互补控制逆变一体机，其特征在于所述的智能充电控制器还联接有LCD显示屏。
4.根据权利要求3所述的风光互补控制逆变一体机，其特征还在于所述的智能充电控制器包括微控制器，及与微控制器联接的第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器；所述的第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器均设有与太阳能发电输入接口、三相整流电路联接的输入端。
5.根据权利要求4所述的风光互补控制逆变一体机，其特征还在于所述的智能充电控制器还包括与微控制器联接的通讯组件，所述第二DC/DC变换器的输出端还联接有卸载器。
6.根据权利要求5所述的风光互补控制逆变一体机，其特征在于所述的微控制器内设有与第一DC/DC变换器联接的PWM充电控制电路，及与第二DC/DC变换器联接的PWM卸载控制电路。
7.根据权利要求6所述的风光互补控制逆变一体机，其特征在于 所述的微控制器设有风力发电机电压信号输入端、风电充电电流信号输入端、太阳能电池电压信号输入端、太阳能充电电流信号输入端和蓄电池电压信号输入端。
8.根据权利要求7所述的风光互补控制逆变一体机，其特征在于所述的通讯模块为RS485模块。
9.根据权利要求8所述的风光互补控制逆变一体机，其特征在于所述的PWM充电控制电路为三段式充电控制电路，所述的三段式充电控制电路包括恒流充电电路、恒压充电电路和浮点充电电路。
10.根据权利要求9所述的风光互补控制逆变一体机，其特征在于所述的蓄电池反接保护电路包括与蓄电池接口联接的电磁线圈和设于电磁线圈两端的活动联接片，所述的活动联接片上固设有与电磁线圈相对应的衔铁，所述的活动联接片设有智能充电控制器与蓄电池接口的正向联接位、反向联接位和无联接位三个工作位，活动联接片在蓄电池正向接入时置于正向联接位，活动联接片在蓄电池反向接入时置于反向联接位，活动联接片在未联接蓄电池时置于无联接位。 
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