[實用新型]基于耦合電感逆變器的風光蓄互補發(fā)電裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320400864.3
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN203522307U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 王靜;黃友銳;董蘇
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種新能源發(fā)電電能轉換裝置，尤其是一種基于耦合電感逆變器的風光蓄互補發(fā)電裝置。?

背景技術

我國幅員遼闊，在西北地區(qū)的邊遠村莊和牧場以及東南沿海的島嶼，受自然條件所限，國家電網(wǎng)無法覆蓋，村落居民、邊防崗哨無電可用，對生產(chǎn)生活造成了極大不便。同時隨著國家節(jié)能減排規(guī)劃的推進，新能源發(fā)電已在景觀照明，市政設施等場合中得到廣泛應用。傳統(tǒng)風力發(fā)電以及光伏發(fā)電系統(tǒng)受自然條件約束明顯，對于大部分地區(qū)風能資源和日照條件均難以滿足單一發(fā)電系統(tǒng)選址要求，開發(fā)多種新能源的綜合利用已成為研究熱點。傳統(tǒng)新能源發(fā)電系統(tǒng)中采用全橋逆變器對直流電壓進行逆變，由于橋臂嚴禁直通，需要設置死區(qū)，影響輸出電能質量，而且抗誤導通干擾能力差，大大降低了裝置的可靠性。根據(jù)這一要求，本實用新型提供一種基于耦合電感逆變器的風光蓄互補發(fā)電裝置，用更少的功率開關器件實現(xiàn)無死區(qū)影響的電能輸出，而且該裝置設置了蓄電池雙向DC-DC斬波控制單元，可進行充放電雙向控制，在風能和光照條件充沛時將多余能量存儲至蓄電池中，無風和光照條件弱時自動切換為蓄電池供電，形成風光蓄互補發(fā)電，充分利用新能源的同時，提高了供電可靠性。?

發(fā)明內容

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種基于耦合電感逆變器的風光蓄互補發(fā)電裝置。它能夠將風能和太陽能轉化為工頻交流電，為負載供電，形成風光互補，通過雙向DC-DC控制器在直流母線側接入蓄電池組，可將多余電能儲存在蓄電池中，無風無光時利用蓄電池供電保證負荷用電，形成風光蓄互補，充分利用新能源電力的同時大大提高了供電的不間斷性。耦合電感逆變器相比較傳統(tǒng)逆變器所用功率開關器件更少，且無需死區(qū)，輸出電壓質量更高，抗干擾性能強。?

本實用新型所采用的技術方案是：?

本實用新型基于耦合電感逆變器的風光蓄互補發(fā)電裝置，它包括主電路部分和控制電路部分。其中主電路包括：光伏陣列、風力發(fā)電機、不控整流橋、雙向DC-DC斬波單元、蓄電?池組、Boost升壓單元、耦合電感逆變器、濾波單元、交流負載、母線電壓檢測單元、蓄電池電壓檢測單元、充放電電流檢測單元、升壓電壓檢測單元、負載電流檢測單元；控制電路包括：雙向DC-DC驅動單元、BOOST升壓驅動單元、逆變器驅動單元、卸荷保護驅動單元、控制器。風力發(fā)電機的定子繞組連接不控整流橋的交流側，不控整流橋的直流側連接直流母線，光伏陣列的輸出端子并接在直流母線上，形成風光互補電源，蓄電池組通過雙向DC-DC斬波單元并接在直流母線上，既可以為母線提供能量又可以將多余能量儲存，形成風光蓄互補，直流母線的出線端接Boost升壓單元，通過升壓后將直流電接入耦合電感逆變器的直流輸入端，逆變得到脈沖交流電后通過濾波單元得到工頻交流電供給交流負載。?

所述的基于耦合電感逆變器的風光蓄互補發(fā)電裝置，其控制電路中母線電壓檢測單元測量電容C1兩端電壓，蓄電池電壓檢測單元測量電容C2兩端電壓，充放電電流檢測單元測量蓄電池組的充放電電流，負載電流檢測單元測量負載的供電電流。以上測量單元的輸出信號接控制器，控制器通過相應的軟件控制算法，輸出PWM1、PWM2信號經(jīng)雙向DC-DC驅動單元驅動功率開關管T1、T2。控制器輸出的PWM3信號經(jīng)BOOST升壓驅動單元驅動功率開關管T3，PWM4、PWM5信號經(jīng)逆變器驅動單元驅動功率開關管T4、T5，PWM6信號經(jīng)卸荷保護驅動單元驅動繼電器K1，為風力發(fā)電機提供卸荷保護，正常運行時，K1處于斷開狀態(tài)。?

所述的耦合電感逆變器由2個功率管T4和T5、2個反并聯(lián)二極管D8和D9以及一個耦合電感Lt組成，耦合電感采用T型電路異側連接方式串聯(lián)在T4和T5之間，耦合電感中間抽頭為輸出端，T4和T5均導通時，耦合電感逆變器輸出電壓為直流母線電壓的一半，T4和T5均關斷時，耦合電感逆變器輸出電壓同樣為直流母線電壓的一半，T4關斷T5導通時，輸出電壓為零，T4導通T5關斷時，輸出電壓為直流母線電壓。該逆變器可以上下管同時直通，無死區(qū)，輸出電壓可呈三電平。?

所述控制器為DSPTMS2812，驅動單元采用TLP250光耦直接驅動，檢測單元采用霍爾式電壓、電流傳感器。?

本實用新型的優(yōu)點在于：耦合電感逆變器可用更少的電力電子器件實現(xiàn)三電平輸出，且允許直通，無需死區(qū)設置，提高了輸出電壓質量。在風能和太陽能充沛時，滿足負載用電需求的前提下將多余能量儲存到蓄電池中，當無風和夜晚時，裝置自動切換為蓄電池供電，逆變器仍能為負載提供工頻交流電，既充分利用新能源的同時又提高了供電可靠性。?

附圖說明