[發明專利]一種風光互補控制逆變一體機

在審

• 申請號: 201410542218.X
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104269914A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 夏巖;閔澤生;陳建國;蔣馳雷;陳輝;李莉
• 申請（專利權）人: 四川東方電氣自動控制工程有限公司
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35;H02S10/12;H02S40/30
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 徐進

技術領域

本發明涉及到風光發電領域，特別是涉及小型離網戶用風光互補發電控制系統。

背景技術

在我國無電用戶數量仍然很大，約有700萬戶，3000萬人左右，60%以上的有電縣嚴重缺電，而且大部分分布在西北等少數民族偏遠地區。在遠離電網的地區或區域，如部隊的邊防哨所、郵電通訊的中繼站、公路和鐵路的信號站、地質勘探和野外考察的工作站、偏遠的農牧民都需要低成本、高可靠性的獨立電源系統。

該項目屬于風光互補領域，應用風能與太陽能時間和空間上的互補，使兩種間歇性不穩定的能源有機結合起來供用戶使用；該項目涉及的技術領域較為廣泛，主要有風力發電技術、光伏發電技術、電力電子技術、系統集成技術、儲能技術等。

目前市面上的小型風光互補發電設備，沒有MPPT功能，而且因為硬件原因，無法同時利用風能和太陽能，導致浪費了很多能量。本設計裝置可同時用太陽能和風能對蓄電池充電，極大提高了能源利用率。?

發明內容

本發明為風光互補控制逆變一體機，由整流電路、逆變電路、卸荷電路組成，具有完善的保護功能，以達到最大程度利用風能和太陽能，并為用戶提供安全、可靠的工頻交流電的目的。

本發明技術方案如下：

一種風光互補控制逆變一體機，包括MCU，所述一體機包括MPPT整流電路、逆變電路、卸荷電路；MPPT整流電路的輸入端連接風力發電機和太陽能光伏板，輸出端連接到蓄電池；逆變電路的輸入端與蓄電池連接，輸出端與交流負載連接；卸荷電路連接在蓄電池和MPPT整流電路的連接線上。

進一步的，所述逆變電路包括MCU、單相全橋電路、變壓器和LC濾波電路；單向全橋電路的輸入為蓄電池，輸出通過LC濾波電路接到變壓器；

所述卸荷電路包括功率管和卸荷電阻，所述功率管和卸荷電阻串聯后的支路，與MPPT整流電路的正負極連接，所述卸荷電路的功率管由逆變電路的MCU控制開斷；

所述MPPT整流電路包括MCU、三相不可控整流橋、兩路buck-boost并聯電路及驅動和保護電路；三相不可控整流橋的輸入接太陽能光伏板和風力發電機，輸出接兩路buck-boost并聯電路；驅動和保護電路分別與所述整流電路的MCU、所述卸荷電路的功率管相連接。

所述整流電路的MCU采集兩路Buck-Boost并聯電路的輸出電壓、電流，按照MPPT算法決定功率管PWM波的占空比，所述MPPT算法采用擾動觀察法，具體步驟如下：

a、在設定時間間隔采集蓄電池電壓、太陽能光伏板充電電流及風力發電機充電電流，并分別計算太陽能光伏板和風力發電機的輸出功率，輸出功率等于蓄電池電壓乘以充電電流；?

b、分別改變兩個Buck-Boost電路功率管的占空比，將擾動量與占空比相加，占空比改變則Buck-Boost電路的輸出電壓改變，意味著風力發電機或太陽能光伏板的輸出功率改變；

c、用狀態標志位C代表擾動方向，如后一時刻支路輸出功率>前一時刻支路輸出功率，證明擾動方向正確；C=0代表方向為正方向，擾動量為正值；?C=1代表方向為負方向，擾動量為負值；

d、如后一時刻支路輸出功率<前一時刻支路輸出功率,?證明擾動方向錯誤，改變方向繼續擾動，最終功率管的占空比會在某一值附近波動，太陽能光伏板和風力發電機的輸出功率會在各自的最大功率點附近波動，但是波動程度很小。

進一步的，所述卸荷電路當蓄電池電壓高于設定值1后，逆變電路的MCU對卸荷電路的功率管發出驅動信號，功率管開通，卸荷電阻接入；卸荷電路功率管驅動信號的占空比大小與蓄電池的電壓成正比，占空比越大，功率管開通程度越大，消耗在卸荷電阻上的能量越多；當蓄電池電壓高于設定值2，功率管占空比最大，功率管完全開通，卸荷電阻全部接入到整流電路的輸出端。

本發明技術效果如下：

風光互補控制逆變一體機經過了各項測試，完全符合GB/T?19115.1-2003、GB/T?19115.2-2003、GB20321.2-2006-T、?GB20321.1-2006-T、《400v以下低壓并網光伏發電專用逆變器技術要求和試驗方法》、GB/T?2423.1、GB/T?2423.2要求；當風速和陽光滿足要求時，裝置可將風力發電機和太陽能光伏板的輸出整流為可為蓄電池充電的直流電，并具有MPPT功能；當蓄電池的電壓超過額定時，設備具有卸荷保護蓄電池的能力；逆變電路可將蓄電池的直流電變換為220V、50Hz的交流電供用戶使用，并具有穩壓、限流等保護功能，可滿足一般家用電器的使用。