一種利用風力和太陽能的發電設備的製作方法
2023-10-07 14:36:29 1
一種利用風力和太陽能的發電設備的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用風力和太陽能的發電設備，包括風力發電系統、太陽能發電系統、控制器(10)、蓄電池(20)，所述風力發電系統和太陽能發電系統分別與控制器(10)連接，所述控制器(10)與蓄電池(20)連接，所述控制器(10)包括DC/DC變換電路，所述DC/DC變換電路在傳統BUCK電路的基礎上加入功率開關管，使整個電路上功率的消耗變小。本發明與單獨的風電系統和光電系統相比有著明顯的優勢，利用太陽能風能的互補特性，可以產生比較穩定的總輸出，增加了系統的穩定性和可靠性。
【專利說明】—種利用風力和太陽能的發電設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及可再生能源【技術領域】，具體而言，涉及一種利用風力和太陽能的發電設備。
【背景技術】
[0002]當前可利用的幾種可再生能源中，風能和太陽能由於具有分布廣泛，取之不盡、用之不竭，就地取材，無汙染等優點被廣泛利用。但受其能量密度低，能量穩定性差等缺點的影響，二者的利用也受到一定的制約。太陽能和風能都是相對不穩定、不連續的能源，用於無電網地區，需配備大量的儲能設備，使得系統的耗費大大增加。
【發明內容】
[0003]本發明所解決的技術問題:風能和太陽能提供能量具有隨機性和間歇性的缺點。
[0004]本發明提供如下技術方案:一種利用風力和太陽能的發電設備，包括風力發電系統、太陽能發電系統、控制器、蓄電池，所述風力發電系統和太陽能發電系統分別與控制器連接，所述風力發電系統和太陽能發電系統分別與蓄電池連接，所述控制器與蓄電池連接，所述控制器包括DC/DC變換電路。所述DC/DC變換電路包括電能輸入端、儲能電容、電容、功率開關管一、二極體一、二極體二、電感、電阻、蓄電池，所述二極體一與電能輸入端正極串接，所述儲能電容與電能輸入端並聯，所述功率開關管一與二極體二串接，所述串接的功率開關管一和二極體二與儲能電容並聯，所述電阻與蓄電池並聯，所述電容與電阻並聯，所述電感一端與電容連接，所述電感另一端與功率開關一連接。所述DC/DC變換電路還包括功率開關管二，所述功率開關管二與二極體二並聯，所述功率開關管二與功率開關管一的狀態始終相反。
[0005]風力發電系統和太陽能發電系統通過控制器與蓄電池連接，控制器包括DC/DC變換電路，風力發電系統和太陽能發電系統所產生的電能經過DC/DC變換電路向蓄電池充電。控制器在本發明中的作用主要為:實現最大功率跟蹤；控制蓄電池的充放電。
[0006]所述DC/DC變換電路在傳統BUCK電路的基礎上加入功率開關管二。在不加功率開關管二時，功率開關管一導通時，風力發電系統和太陽能發電系統對蓄電池進行充電；功率開關管一截止時，電感、二極體二、蓄電池形成迴路，電路起到續流的作用，即電感中的電流逐漸減小，這時電路中的電流全部流經二極體二，這將形成比較大的功率消耗。在添加了功率開關管二後，功率開關管一截止時，電感、功率開關管二、蓄電池形成迴路，電路仍起到續流的作用，但是此時電路中的電流不都是流過二極體二，大部分的電流此時流過功率開關管二，且功率開關管二導通時的內阻極小，這樣在整個電路上功率的消耗也就變小了。
[0007]本發明所述的一種利用風力和太陽能的發電設備與單獨的風電系統和光電系統相比有著明顯的優勢。利用太陽能風能的互補特性，可以產生比較穩定的總輸出，增加了系統的穩定性和可靠性。在風、光資源豐富並且互補性較好的地區，合理匹配設計的風光互補發電系統可以滿足用戶較大的用電需求，並能達到一年四季均衡供電。這是採用單一風力或太陽能發電無法達到的。另外，本發明中的控制器包括的DC/DC變換電路可有效減小電路中功率消耗，使整個風力和太陽能發電設備的電能利用效率增大。
[0008]作為本發明的進一步說明，所述風力發電系統包括風力發電機、整流器，所述整流器與控制器連接，所述太陽能發電系統包括光伏陣列，所述光伏陣列與控制器連接。
[0009]作為本發明的進一步改進，本發明所述的一種利用風力和太陽能的發電設備還包括逆變器、交流負載、直流負載，所述逆變器與控制器連接，所述交流負載與逆變器連接，所述直流負載與控制器連接，所述逆變器與蓄電池連接，所述直流負載與蓄電池連接。經控制器中的DC/DC變換電路的直流電向直流負載供電，直流電經逆變器轉換成交流電後向交流負載供電。當風力發電機和光伏陣列輸出的電能除供給直流負載和交流負載外還有剩餘時，蓄電池將這些電能儲存；當風力發電機和光伏陣列輸出的電能不足以滿足直流負載和交流負載要求時，則由蓄電池向其供電。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]下面結合附圖對本發明做進一步的說明:
[0011]圖1為本發明一種利用風力和太陽能的發電設備的結構框圖；
[0012]圖2為圖1中控制器的DC/DC變換電路的電路圖。
[0013]圖中符號說明:
[0014]10—控制器；100 —電能輸入端；
[0015]20—蓄電池；
[0016]31 —風力發電機；310 —塔架；32 —整流器；
[0017]41 —光伏陣列；
[0018]50—逆變器；
[0019]60—交流負載；
[0020]70 —直流負載；
[0021]Cin —儲能電容；C —電容；
[0022]Dl — 二極體；D2 — 二極體；
[0023]L -電感；
[0024]Ql —開關管；Q2 —開關管；
[0025]R—電阻。
【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，一種利用風力和太陽能的發電設備，包括風力發電機31、整流器32、光伏陣列41、控制器10、蓄電池20、逆變器50、交流負載60、直流負載70。所述整流器32與控制器10連接，所述光伏陣列41與控制器10連接，所述控制器10與蓄電池20連接，所述逆變器50與控制器10連接，所述交流負載60與逆變器50連接，所述直流負載70與控制器10連接，所述逆變器50與蓄電池20連接，所述直流負載70與蓄電池20連接。
[0027]所述控制器10包括DC/DC變換電路，如圖2所示，所述DC/DC變換電路包括電能輸入端100、儲能電容Cin、電容C、功率開關管一 Q1、功率開關管二 Q2、二極體一 D1、二極體二 D2、電感L、電阻R、蓄電池20，所述二極體一 Dl與電能輸入端100正極串接，所述儲能電容Cin與電能輸入端100並聯，所述功率開關管一 Ql與二極體二 D2串接，所述串接的功率開關管一 Ql和二極體二 D2與儲能電容Cin並聯，所述電阻R與蓄電池20並聯，所述電容C與電阻R並聯，所述電感L 一端與電容C連接，所述電感L另一端與功率開關一 Ql連接，所述功率開關管二 Q2與二極體二 D2並聯，所述功率開關管二 Q2與功率開關管一 Ql的狀態始終相反。
[0028]風力發電機31產生交流電，經整流器32整流變成直流電，並經控制器10中的DC/DC變換電路有效輸出固定電壓；光伏陣列41將太陽能通過光生伏打效應轉換成直流電，並經控制器10中的DC/DC變換電路有效輸出固定電壓。經控制器10的DC/DC變換電路產生的直流電向直流負載70供電，經控制器10的DC/DC變換電路產生的直流電經逆變器50轉換成交流電後向交流負載60供電。當風力發電機31和光伏陣列41輸出的電能除供給直流負載70和交流負載60外還有剩餘時，蓄電池20將這些電能儲存；當風力發電機31和光伏陣列41輸出的電能不足以滿足直流負載70和交流負載60要求時，則由蓄電池20向其供電。控制器10實現最大功率跟蹤，並控制蓄電池20的充放電。控制器10包括的DC/DC變換電路可有效減小電路中功率消耗,使整個風力和太陽能發電設備的電能利用效率增大。
[0029]以上內容僅為本發明的較佳實施方式，對於本領域的普通技術人員，依據本發明的思想，在【具體實施方式】及應用範圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種利用風力和太陽能的發電設備，包括風力發電系統、太陽能發電系統、控制器(10)、蓄電池(20)，所述風力發電系統和太陽能發電系統分別與控制器(10)連接，所述控制器(10)與蓄電池(20)連接，所述控制器(10)包括DC/DC變換電路，所述DC/DC變換電路包括電能輸入端(100)、儲能電容(Cin)、電容(C)、功率開關管一(Ql)、二極體一(Dl)、二極體二(D2)、電感(L)、電阻(R)、蓄電池(20)，所述二極體一(Dl)與電能輸入端(100)正極串接，所述儲能電容(Cin)與電能輸入端(100)並聯，所述功率開關管一(Ql)與二極體二(D2)串接，所述串接的功率開關管一(Ql)和二極體二(D2)與儲能電容(Cin)並聯，所述電阻(R)與蓄電池(20)並聯，所述電容(C)與電阻(R)並聯，所述電感(L) 一端與電容(C)連接，所述電感(L)另一端與功率開關一(Ql)連接，其特徵在於:還包括功率開關管二(Q2),所述功率開關管二(Q2)與二極體二(D2)並聯，所述功率開關管二(Q2)與功率開關管一(Ql)的狀態始終相反。
2.如權利要求1所述的一種利用風力和太陽能的發電設備，其特徵在於:所述風力發電系統包括風力發電機(31)、整流器(32)，所述整流器(32)與控制器(10)連接，所述太陽能發電系統包括光伏陣列(41)，所述光伏陣列(41)與控制器(10)連接。
3.如權利要求2所述的一種利用風力和太陽能的發電設備，其特徵在於:還包括逆變器(50)、交流負載(60)、直流負載(70)，所述逆變器(50)與控制器(10)連接，所述交流負載(60)與逆變器(50)連接，所述直流負載(70)與控制器(10)連接，所述逆變器(50)與蓄電池(20)連接，所述直流負載(70)與蓄電池(20)連接。
【文檔編號】H02S10/12GK104283493SQ201410514231
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2014年9月29日
【發明者】趙銘, 馬治遠, 李欽鋒, 郭建宇, 毛斌奇 申請人:蘇州克蘭茲電子科技有限公司