[發明專利]具有微能量收集功能的風光互補供電系統

有效

• 申請號: 201510065628.4
• 申請日: 2015-02-09
• 公開（公告）號: CN104638750B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 陳杰靈;李向東;關靖濤;劉新平;尹邦坤
• 申請（專利權）人: 深圳市愛科賽科技股份有限公司
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙)44248
• 代理人: 孫偉

技術領域

本發明涉及風光互補發電領域，尤其涉及具有微能量收集功能的風光互補供電系統。

背景技術

目前已有的風光互補控制器的主要關注點在輸入能量的管理和蓄電池的充放電管理上，在實際應用中其主要缺點表現在：

1、啟動電壓過高，風機在小風速、太陽能電池板在弱光時均能輸出能量，只是此時輸出的電壓較低，啟動門檻過高，控制器將無視這部分能量的存在，造成能量的浪費。

2、常規風光互補電源中的儲能設備是蓄電池，蓄電池本身的自放電較大，在輸入能量功率較小時，無法克服其自放電帶來的能量損耗，無法進行能量的存儲，也就無法收集微小能量。

3、常規風光互補控制器的工作電源均由蓄電池提供，在長期陰雨天后，電池饋電或自保護后，控制器因無工作電源而無法恢復工作，整個系統因缺電而癱瘓。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有微能量收集功能的風光互補供電系統，輸入能量弱時也能充電，涓流充電，集中釋放，對風光互補供電系統本身間歇性供電，采用超低壓超低功耗的微控制器，節約電能，使風光互補供電系統持續工作。

本發明的技術方案是具有微能量收集功能的風光互補供電系統，包括：

整流隔離電路，將太陽能電池板輸出的直流電發送到蓄電池充電電路和超級電容充電電路中；還將三相風機輸出的交流電整流成直流電，再和直流風機輸出的直流電并聯，作為風機的總輸出電流，發送到蓄電池充電電路和超級電容充電電路中；

蓄電池充電電路，將所述整流隔離電路輸出的直流電輸出到蓄電池中；

超級電容充電電路，將所述整流隔離電路輸出的直流電穩壓后，輸出到超級電容中；

蓄電池，用所述整流隔離電路的輸出電流充電；給電源切換電路放電；當太陽能電池板或風機輸入功率小于小電流負載，且超級電容放電至4.5Ｖ時，向微控制器供電；

超級電容，用所述超級電容充電電路的輸出電流充電；給所述穩壓電路放電；當太陽能電池板或風機輸入功率小于小電流負載，且超級電容內的電壓大于4.5Ｖ時，向微控制器供電；

穩壓電路，將所述超級電容的輸出的直流電升壓到12V，再輸出到電源切換電路中；

電源切換電路，通過所述微控制器的控制，將所述蓄電池或所述穩壓電路的輸出直流電輸出到用電設備；以及

微控制器，控制所述蓄電池充電電路，防止所述蓄電池過充和充電電流過大；控制所述超級電容充電電路，使所述超級電容充電電路對所述整流隔離電路的輸出電流自動穩壓，防止對所述超級電容過充；

其中，所述超級電容充電電路包括自動升降壓電路和充電控制開關，該充電控制開關連接所述自動升降壓電路和所述超級電容，所述自動升降壓電路對所述整流隔離電路的輸出電流自動穩壓，作為超級電容充電的輸入；所述微控制器通過調節所述充電控制開關的PWM信號的脈寬，調節充電電流，同時也可防止因輸入電壓過低時自動升降壓電路效率較低，自發熱較大而導致芯片燒毀。

當太陽能電池板或風機輸入電壓超過電池電壓，且功率足夠時，供電系統一方面通過蓄電池充電電路為蓄電池充電。按照蓄電池充電所需的分段式充電模型工作，并提供電池充電管理所需的過流、過壓保護功能；另一方面，超級電容充電電路為超級電容充電，供電系統輸出小電流負載時，由超級電容充電電路提供，輸出大電流負載時，由蓄電池充電電路提供。負載可滿負荷不間斷工作，超級電容處于滿充狀態，蓄電池處于浮充狀態。

當太陽能電池板或風機輸入功率大于小電流負載且小于蓄電池充電門限時，超級電容滿充，由超級電容充電電路提供小功率負載，蓄電池提供大電流負載。

當太陽能電池板或風機輸入功率小于小電流負載時，超級電容充電至9.5V時開始放電，為小功率負載供電；放電至4.5Ｖ時，停止放電，轉由蓄電池供電。該模式在可延長蓄電池的續航時間，在蓄電池虧電后，供電系統還可間歇性的提供電源，滿足應急工作的需要。

在微光和微風條件下，輸入能量弱時也能充電，涓流充電，超級電容充滿后集中釋放，對風光互補供電系統本身間歇性供電，也能對外部負載供電，采用超低壓超低功耗的微控制器，節約了電能，使風光互補供電系統持續工作。

進一步地，所述三相風機輸出的交流電通過6只肖特基管組成的全橋整流電路整成直流。直流風機輸入和交流風機整流后的輸出并聯后，作為風機的總輸入。