一種利用風(fēng)力和太陽能的發(fā)電設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用風(fēng)力和太陽能的發(fā)電設(shè)備，包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)、控制器(10)、蓄電池(20)，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)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(tǒng)BUCK電路的基礎(chǔ)上加入功率開關(guān)管，使整個(gè)電路上功率的消耗變小。本發(fā)明與單獨(dú)的風(fēng)電系統(tǒng)和光電系統(tǒng)相比有著明顯的優(yōu)勢，利用太陽能風(fēng)能的互補(bǔ)特性，可以產(chǎn)生比較穩(wěn)定的總輸出，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
【專利說明】—種利用風(fēng)力和太陽能的發(fā)電設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可再生能源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種利用風(fēng)力和太陽能的發(fā)電設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前可利用的幾種可再生能源中，風(fēng)能和太陽能由于具有分布廣泛，取之不盡、用之不竭，就地取材，無污染等優(yōu)點(diǎn)被廣泛利用。但受其能量密度低，能量穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)的影響，二者的利用也受到一定的制約。太陽能和風(fēng)能都是相對不穩(wěn)定、不連續(xù)的能源，用于無電網(wǎng)地區(qū)，需配備大量的儲能設(shè)備，使得系統(tǒng)的耗費(fèi)大大增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題:風(fēng)能和太陽能提供能量具有隨機(jī)性和間歇性的缺點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種利用風(fēng)力和太陽能的發(fā)電設(shè)備，包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)、控制器、蓄電池，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)分別與控制器連接，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)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(guān)管一、二極管一、二極管二、電感、電阻、蓄電池，所述二極管一與電能輸入端正極串接，所述儲能電容與電能輸入端并聯(lián)，所述功率開關(guān)管一與二極管二串接，所述串接的功率開關(guān)管一和二極管二與儲能電容并聯(lián)，所述電阻與蓄電池并聯(lián)，所述電容與電阻并聯(lián)，所述電感一端與電容連接，所述電感另一端與功率開關(guān)一連接。所述DC/DC變換電路還包括功率開關(guān)管二，所述功率開關(guān)管二與二極管二并聯(lián)，所述功率開關(guān)管二與功率開關(guān)管一的狀態(tài)始終相反。
[0005]風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)通過控制器與蓄電池連接，控制器包括DC/DC變換電路，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能經(jīng)過DC/DC變換電路向蓄電池充電。控制器在本發(fā)明中的作用主要為:實(shí)現(xiàn)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(tǒng)BUCK電路的基礎(chǔ)上加入功率開關(guān)管二。在不加功率開關(guān)管二時(shí)，功率開關(guān)管一導(dǎo)通時(shí)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)對蓄電池進(jìn)行充電；功率開關(guān)管一截止時(shí)，電感、二極管二、蓄電池形成回路，電路起到續(xù)流的作用，即電感中的電流逐漸減小，這時(shí)電路中的電流全部流經(jīng)二極管二，這將形成比較大的功率消耗。在添加了功率開關(guān)管二后，功率開關(guān)管一截止時(shí)，電感、功率開關(guān)管二、蓄電池形成回路，電路仍起到續(xù)流的作用，但是此時(shí)電路中的電流不都是流過二極管二，大部分的電流此時(shí)流過功率開關(guān)管二，且功率開關(guān)管二導(dǎo)通時(shí)的內(nèi)阻極小，這樣在整個(gè)電路上功率的消耗也就變小了。
[0007]本發(fā)明所述的一種利用風(fēng)力和太陽能的發(fā)電設(shè)備與單獨(dú)的風(fēng)電系統(tǒng)和光電系統(tǒng)相比有著明顯的優(yōu)勢。利用太陽能風(fēng)能的互補(bǔ)特性，可以產(chǎn)生比較穩(wěn)定的總輸出，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在風(fēng)、光資源豐富并且互補(bǔ)性較好的地區(qū)，合理匹配設(shè)計(jì)的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以滿足用戶較大的用電需求，并能達(dá)到一年四季均衡供電。這是采用單一風(fēng)力或太陽能發(fā)電無法達(dá)到的。另外，本發(fā)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(gè)風(fēng)力和太陽能發(fā)電設(shè)備的電能利用效率增大。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、整流器，所述整流器與控制器連接，所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括光伏陣列，所述光伏陣列與控制器連接。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，本發(fā)明所述的一種利用風(fēng)力和太陽能的發(fā)電設(shè)備還包括逆變器、交流負(fù)載、直流負(fù)載，所述逆變器與控制器連接，所述交流負(fù)載與逆變器連接，所述直流負(fù)載與控制器連接，所述逆變器與蓄電池連接，所述直流負(fù)載與蓄電池連接。經(jīng)控制器中的DC/DC變換電路的直流電向直流負(fù)載供電，直流電經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換成交流電后向交流負(fù)載供電。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏陣列輸出的電能除供給直流負(fù)載和交流負(fù)載外還有剩余時(shí)，蓄電池將這些電能儲存；當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏陣列輸出的電能不足以滿足直流負(fù)載和交流負(fù)載要求時(shí)，則由蓄電池向其供電。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
[0011]圖1為本發(fā)明一種利用風(fēng)力和太陽能的發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)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(fēng)力發(fā)電機(jī)；310 —塔架；32 —整流器；
[0017]41 —光伏陣列；
[0018]50—逆變器；
[0019]60—交流負(fù)載；
[0020]70 —直流負(fù)載；
[0021]Cin —儲能電容；C —電容；
[0022]Dl — 二極管；D2 — 二極管；
[0023]L -電感；
[0024]Ql —開關(guān)管；Q2 —開關(guān)管；
[0025]R—電阻。

【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，一種利用風(fēng)力和太陽能的發(fā)電設(shè)備，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fù)載60、直流負(fù)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(fù)載60與逆變器50連接，所述直流負(fù)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(fù)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(guān)管一 Q1、功率開關(guān)管二 Q2、二極管一 D1、二極管二 D2、電感L、電阻R、蓄電池20，所述二極管一 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并聯(lián)，所述功率開關(guān)管一 Ql與二極管二 D2串接，所述串接的功率開關(guān)管一 Ql和二極管二 D2與儲能電容Cin并聯(lián)，所述電阻R與蓄電池20并聯(lián)，所述電容C與電阻R并聯(lián)，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(guān)一 Ql連接，所述功率開關(guān)管二 Q2與二極管二 D2并聯(lián)，所述功率開關(guān)管二 Q2與功率開關(guān)管一 Ql的狀態(tài)始終相反。
[0028]風(fēng)力發(fā)電機(jī)31產(chǎn)生交流電，經(jīng)整流器32整流變成直流電，并經(jīng)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(yīng)轉(zhuǎn)換成直流電，并經(jīng)控制器10中的DC/DC變換電路有效輸出固定電壓。經(jīng)控制器10的DC/DC變換電路產(chǎn)生的直流電向直流負(fù)載70供電，經(jīng)控制器10的DC/DC變換電路產(chǎn)生的直流電經(jīng)逆變器50轉(zhuǎn)換成交流電后向交流負(fù)載60供電。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)31和光伏陣列41輸出的電能除供給直流負(fù)載70和交流負(fù)載60外還有剩余時(shí)，蓄電池20將這些電能儲存；當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)31和光伏陣列41輸出的電能不足以滿足直流負(fù)載70和交流負(fù)載60要求時(shí)，則由蓄電池20向其供電?？刂破?0實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤，并控制蓄電池20的充放電?？刂破?0包括的DC/DC變換電路可有效減小電路中功率消耗,使整個(gè)風(fēng)力和太陽能發(fā)電設(shè)備的電能利用效率增大。
[0029]以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種利用風(fēng)力和太陽能的發(fā)電設(shè)備，包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)、控制器(10)、蓄電池(20)，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)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(guān)管一(Ql)、二極管一(Dl)、二極管二(D2)、電感(L)、電阻(R)、蓄電池(20)，所述二極管一(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)并聯(lián)，所述功率開關(guān)管一(Ql)與二極管二(D2)串接，所述串接的功率開關(guān)管一(Ql)和二極管二(D2)與儲能電容(Cin)并聯(lián)，所述電阻(R)與蓄電池(20)并聯(lián)，所述電容(C)與電阻(R)并聯(lián)，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(guān)一(Ql)連接，其特征在于:還包括功率開關(guān)管二(Q2),所述功率開關(guān)管二(Q2)與二極管二(D2)并聯(lián)，所述功率開關(guān)管二(Q2)與功率開關(guān)管一(Ql)的狀態(tài)始終相反。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用風(fēng)力和太陽能的發(fā)電設(shè)備，其特征在于:所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)(31)、整流器(32)，所述整流器(32)與控制器(10)連接，所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括光伏陣列(41)，所述光伏陣列(41)與控制器(10)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的一種利用風(fēng)力和太陽能的發(fā)電設(shè)備，其特征在于:還包括逆變器(50)、交流負(fù)載(60)、直流負(fù)載(70)，所述逆變器(50)與控制器(10)連接，所述交流負(fù)載(60)與逆變器(50)連接，所述直流負(fù)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(fù)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(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】趙銘, 馬治遠(yuǎn), 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