[發明專利]一種充分利用風能和太陽能的接入系統及其實現方法

有效

• 申請號: 201010157286.6
• 申請日: 2010-04-26
• 公開（公告）號: CN101860270A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 謝命秋;曾茂良;肖毅腓;謝擴軍
• 申請（專利權）人: 成都雷奧風電傳感器有限公司
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;F03D9/00;H02J7/00;H02J3/38
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種風能和太陽能的接入系統，具體是指一種充分利用風能和太陽能的接入系統及其實現方法。

背景技術

目前，太陽能和風能已經在人們的生活中被廣泛使用，由此衍生而來風光互補系統也備受人們的關注。根據可再生能源的使用方式來看，目前的風光互補系統大致分為以下三種使用方式：

第一種使用方式為圖1所示的風能和太陽能的簡單組合，即直接將風能通過風力發電機轉換為電能，存儲進蓄電池；同時，太陽能直接通過太陽能電池板轉換為電能存儲進蓄電池，然后再將蓄電池里的電能通過逆變器輸出。該種使用方式結構非常簡單，但是由于缺乏詳細的數學計算模型，因此導致了風能和太陽能的利用效率低下，同時由于該種使用方式對蓄電池的容量要求較高，因此其制作成本和維護成本較高。加之系統對蓄電池使用頻繁并進行不科學的充電，因此該蓄電池的使用壽命不長，不利用廣泛推廣和應用。

第二種使用方式為圖2所示的依賴于電網的風光互補系統，即通過風力發電機和光伏組件將風能和太陽能轉換為電能，再通過正弦逆變器對負載供電。如果風能和太陽能所能提供的能量大于負載所需要的能量，則直接由其提供給負載。如果風能和太陽能所能提供的能量小于負載所需的能量，則切換到電網供電以提供給負載能量。此種使用方式雖然去掉了蓄電池，降低了成本，提高了可靠性，但是，它沒有最大限度的利用風能和太陽能。當風能和太陽能不足以提供負載的時候，系統便會切換到市電供電，此時太陽能和風能就沒有被利用，因此其效率較低。

第三種使用方式為圖3所示的并網型風光互補系統，即通過風力發電機和光伏組件將風能和太陽能轉換為電能，再通過正弦逆變器將此電能轉換為與電網同頻同相等幅的正弦波交流電對負載供電，同時，將此交流電直接并接在電網上。如果風能和太陽能所能提供的能量大于負載所需要的能量，多余的電能將上傳到電網。如果風能和太陽能所能提供的能量小于負載所需的能量，則從電網借電以提供負載。此種使用方式雖然成本較低、效率較高，但卻不允許小型風光互補系統直接并網，因此不能被廣泛推廣和使用。

綜上所述，目前人們仍未能尋找到一種供風光互補系統使用的最佳方式，且風能和太陽能的利用也非常不充分，不能滿足人們節能的需求。

發明內容

本發明的目的在于克服目前風光互補系統不能充分利用風能和太陽能的缺陷，提供一種結構較為簡單、不僅能充分利用風能和太陽能，而且其性能非常穩定的一種充分利用風能和太陽能的接入系統。

本發明的另一目的是提供一種充分利用風能和太陽能的接入系統的實現方法。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種充分利用風能和太陽能的接入系統，主要由風力發電機、太陽能電池板、電網、以及蓄電池構成，所述的風力發電機經整流濾波電路I、DC-DC升壓電路I后與二極管D1的正極相連接，太陽能電池板經最大功率跟蹤電路、DC-DC升壓電路II后與二極管D2的正極相連接，電網經自耦升壓變壓器、整流濾波電路II后與二極管D3的正極相連接，蓄電池與DC-DC升壓電路II相連接；所述二極管D1的負極、二極管D2的負極及二極管D3的負極相互連接后再經智能控制逆變器與輸出電路相連接，所述的DC-DC升壓電路I、DC-DC升壓電路II、電網、最大功率跟蹤電路及蓄電池還均分別經系統接入電路后與智能控制逆變器相連接。

進一步地，所述的系統接入電路主要由正弦脈寬調制SPWM，與DC-DC升壓電路I相連接的脈沖寬度調制PWM和AD轉換器，與電網相連接的AD轉換器，與最大功率跟蹤電路相連接的脈沖寬度調制PWM，與DC-DC升壓電路II相連接的脈沖寬度調制PWM和AD轉換器，以及與蓄電池相連接的AD轉換器構成；且所述的正弦脈寬調制SPWM、所有的脈沖寬度調制PWM及AD轉換器均集成在一塊芯片內部。

所述的智能控制逆變器由CPU，與所述正弦脈寬調制SPWM相連接的隔離驅動電路，分別與隔離驅動電路、輸出電路、二極管D1、二極管D2及二極管D3相連接的H橋組成。

所述的輸出電路由與H橋相連接的LC濾波電路、與LC濾波電路相連接的隔離采樣電路構成。

一種充分利用風能和太陽能的接入系統的實現方法，其特征在于，主要包括以下步驟：

(a)電網電壓經自耦升壓變壓器和整流濾波電路II后，形成一個基準直流電壓；

(b)太陽能電池板經最大功率跟蹤電路后形成輸入電壓和輸出電壓，CPU通過比較該輸入電壓和輸出電壓進行最大功率點跟蹤，并由DC-DC升壓電路II將該輸出電壓升高，得到太陽能電池板的輸出電壓；