專利名稱：新型風光互補發電控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種發電設備，具體的說，涉及了一種新型風光互補發電控制器。
背景技術：
風能和太陽能是取之不盡用之不竭的綠色能源，電能是人們生活中不可缺少的能源；目前，單一的使用太陽能或者風能發電，由于受地理環境、氣候、季節、時間的限制，不能提供穩定可靠的電源，因此有了風光互補發電系統，風光互補發電系統的核心是風光互補控制器。現有的風光互補控制器，雖然能夠將利用風能和太陽能發的電能存儲在蓄電池內，然而，其具有以下缺點一、如果風光互補系統發電電壓小于蓄電池電壓時，將不能給蓄電池充電；二、當風光互補發電系統發電電壓大于充電電壓，而充電電壓沒有達到系統的最大功率點時，又不能以最大功率充電；三、當風光互補發電系統最大功率點電壓大于充電電壓時，才可以以最大功率點充電，但是風光互補系統發電電壓遠高于充電電壓，尤其是當風速遠大于正常風速時，風電的發電功率余量太大，為了保護蓄電池等設備不受損壞，就要把多余的電能通過卸荷部件卸荷，從而導致卸荷部件過于龐大，而且也使成本升高。現有的風光互補控制器不能充分發揮風光互補發電系統的效率，使風光互補發電系統的效率處于較低的水平，從而造成能源的利用率偏低，風光互補發電系統時常處于未充電或者卸荷狀態，導致蓄電池長期處于虧電狀態而大大縮短蓄電池有效使用壽命。為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，從而提供了一種設計科學、性能穩定、實用性強和能源利用率高的新型風光互補發電控制器。為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是一種新型風光互補發電控制器， 它包括光伏發電輸入電路、風力發電輸入電路、主控電路、發電電壓升壓控制電路、控制輸入端連接所述主控電路的蓄電池充電狀態控制電路以及檢測輸入端分別連接所述主控電路的蓄電池電壓檢測電路、發電電壓檢測電路和充電電流檢測電路，其中，所述發電電壓升壓控制電路的控制輸入端連接所述主控電路，所述風力發電輸入電路和所述光伏發電輸入電路的電能輸出端分別連接所述發電電壓升壓控制電路的電能輸入端，所述發電電壓升壓控制電路的電能輸出端作為蓄電池充電端。基于上述，所述發電電壓升壓控制電路包括驅動芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻、電容、電感、肖基特二極管和MOS開關管，其中，所述第一電阻的一端作為所述發電電壓升壓控制電路的控制輸入端，所述第一電阻的另一端與所述驅動芯片的陰極輸入端連接，所述驅動芯片的兩個輸出端分別與所述第二電阻的一端連接，所述第二電阻的另一端與所述第三電阻的一端和所述MOS開關管的柵極連接，所述第三電阻的另一端接地，所述 MOS開關管的源極接地，所述電感的一端作為所述發電電壓升壓控制電路的電能輸入端，所述電感的另一端與所述MOS開關管的漏極和所述肖基特二極管的陽極連接，所述肖基特二極管的陰極與所述電容的一端連接，所述電容的另一端接地，所述肖基特二極管的陰極作為所述發電電壓升壓控制電路的電能輸出端。本發明相對現有技術具有突出的實質性特點和顯著進步，具體的說，該新型風光互補發電控制器在原有風光互補發電控制器基礎上，增加了控制輸入端與所述主控電路連接的發電電壓升壓控制電路，所述主控電路對所述蓄電池電壓檢測電路與所述發電電壓檢測電路檢測到的電壓進行比較后，判斷是否發出升壓控制信號，以便控制所述發電電壓升壓控制電路工作，另外，所述主控電路根據所述蓄電池電壓檢測電路、所述發電電壓檢測電路和所述充電電流檢測電路的檢測結果，判斷是否發出蓄電池充電控制信號，以便控制所述蓄電池充電狀態控制電路的通斷，進而控制蓄電池的充電狀態，同時，通過對所述蓄電池充電狀態控制電路的通斷占空比的調節，還可達到調節充電電流的目的，利于蓄電池的高效充電和充電保護；該新型風光互補發電控制器實現了從低壓到高壓輸入的自適應充電， 有效的解決了原有風光互補發電控制器不能在電壓低時充電的缺點，同時，解決了充電效率偏低和卸荷功率過高的問題，其具有設計科學、性能穩定、實用性強和能源利用率高的優點ο


圖1是本發明的結構框圖。圖2是所述光伏發電輸入電路和所述風力發電輸入電路的電路結構示意圖。圖3是所述發電電壓升壓控制電路的電路結構示意圖。圖4是所述主控電路、所述蓄電池充電狀態控制電路、所述充電電流檢測電路和所述蓄電池電壓檢測電路的電路結構示意圖。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。如圖1所示，一種新型風光互補發電控制器，它包括光伏發電輸入電路、風力發電輸入電路、主控電路、發電電壓升壓控制電路、蓄電池充電狀態控制電路、發電電壓檢測電路和充電電流檢測電路；其中，所述主控電路連接所述發電電壓升壓控制電路的控制輸入端，用于控制是否對發電電壓進行升壓；所述風力發電輸入電路和所述光伏發電輸入電路的電能輸出端分別連接所述發電電壓升壓控制電路的電能輸入端，所述發電電壓升壓控制電路的電能輸出端作為蓄電池充電端；所述主控電路連接所述蓄電池充電狀態控制電路的控制輸入端，用于控制蓄電池的充電狀態和充電時間的長短；所述主控電路連接所述蓄電池電壓檢測電路的檢測輸入端，用于獲取蓄電池的電壓；所述主控電路連接所述發電電壓檢測電路的檢測輸入端，用于獲取光伏發電和風力發電的發電電壓大小；所述主控電路連接所述充電電流檢測電路的檢測輸入端，用于獲取蓄電池充電電流的大小。如圖2所示，所述光伏發電輸入電路包括防雷壓敏電阻Ryl、防雷壓敏電阻Ry2和防反充二極管DX1，所述光伏發電的電壓為直流電壓，所述光伏發電輸入電路的X端和Y端分別與所述光伏發電系統的正負極，所述X端和Y端分別連接所述防雷壓敏電阻Ryl和所述防雷壓敏電阻Ry2的一端，所述防雷壓敏電阻Ryl和所述防雷壓敏電阻Ry2的另一端連接在一起接地，所述光伏發電電壓的正極與所述防反充二極管DXl陽極連接，所述防反充二極管DXl的陰極作為電能輸出端。所述風力發電輸入電路包括防雷壓敏電阻Ry3、防雷壓敏電阻Ry4、防雷壓敏電阻 Ry5和整流橋Z，所述風力發電發出的是三相交流電，所述風力發電輸入電路的A端、B端和 C端分別與所述三相交流電的三端連接，所述風力發電輸入電路的A端、B端和C端分別與所述防雷壓敏電阻Ry3、防雷壓敏電阻Ry4、防雷壓敏電阻Ry5的一端和整流橋Z連接，所述防雷壓敏電阻Ry3、防雷壓敏電阻Ry4和防雷壓敏電阻Ry5的另一端接地，所述風力發電經過整流橋Z后負極與所述防雷壓敏電阻Ryl的一端連接后接地，所述風力發電經過整流橋Z 后正極與所述防反充二極管DXl的陰極連接，所述防反充二極管DXl的陰極作為電能輸出端。如圖3所示，所述發電電壓升壓控制電路包括驅動芯片Ul、電阻Rl、電阻R2、電阻 R3、電容Cl、電感Ll、肖基特二極管Dl和MOS開關管Q2，其中，所述電阻Rl的一端作為所述發電電壓升壓控制電路的控制輸入端，所述電阻Rl的另一端與所述驅動芯片Ul的陰極輸入端連接，所述驅動芯片Ul的陽極輸入端連接工作電源，所述驅動芯片Ul的VCC端外接驅動芯片Ul電源，所述驅動芯片Ul的GND端接地，所述驅動芯片Ul的兩個輸出端分別與所述電阻R2的一端連接，所述電阻R2的另一端與所述電阻R3的一端和所述MOS開關管Q2 的柵極連接，所述電阻R3的另一端接地，所述MOS開關管Q2的源極接地，所述電感Ll的一端作為所述發電電壓升壓控制電路的電能輸入端，所述電感Ll的另一端與所述MOS開關管Q2的漏極和所述肖基特二極管Dl的陽極連接，所述肖基特二極管Dl的陰極與所述電容Cl的一端連接，所述電容Cl的另一端接地，所述肖基特二極管Dl的陰極作為所述發電電壓升壓控制電路的電能輸出端；其中所述驅動芯片Ul采用型號為LP250的光電驅動管。如圖4所示，所述主控電路包括單片機以及單片機外圍輔助電路，與所述單片機連接的晶振Y1、電容C2和電容C3，所述單片機采用ATMGA8-1，該單片機使用技術成熟，可采用C語言編程或者用匯編編程，程序運行效率高，實時性強，靜態功耗低，系統可靠性高，外圍電路結構簡單，運行可靠。所述蓄電池充電狀態控制電路包括驅動芯片U2、電阻R4、電阻R5、電阻R6和MOS 開關管Q1，所述驅動芯片U2采用型號為LP250的光電驅動管，所述蓄電池充電狀態控制電路通過所述電阻R4與所述主控電路中的單片機ATMGA8-1的PB3端口連接，接收控制命令。所述蓄電池電壓檢測電路包括電阻R7和電阻R8，所述R7的一端與所述蓄電池的正極連接，所述R7的另一端與所述單片機ATMGA8-1的ADC7端口和所述電阻R8的一端連接，所述電阻R8的另一端接地，所述蓄電池電壓檢測電路用于檢測蓄電池的電壓。所述充電電流檢測電路包括電流互感器CT2和運算放大器U4，所述電流互感器 CT2連接在蓄電池的正極，用于檢測充電電流的大小。所述光伏發電輸入電路和所述風力發電輸入電路的電能輸出端與所述發電電壓升壓控制電路中的電感Ll的一端連接，所述發電電壓升壓控制電路中的電阻Rl的一端與所述主控電路連接，所述肖基特二極管Dl的陰極與所述電流互感器CT2連接。該新型風光互補發電控制器在原有風光互補發電控制器的基礎上，增加了發電電壓升壓控制電路，實現從低壓到高壓輸入的自適應充電，有效的解決了原有風光互補發電控制器不能在電壓低時充電的缺點。
所述發電電壓檢測電路分別與所述光伏發電輸入電路和所述風力發電輸入電路的電能輸出端連接，將檢測到的電壓值傳遞給所述主控電路，所述蓄電池電壓檢測電路和所述充電電流檢測電路分別與所述蓄電池的正極連接，將檢測的蓄電池電壓和充電電流傳遞給所述主控電路；所述主控電路對所述電壓值與所述蓄電池電壓進行比較，判斷是否發出升壓調節控制信號，并根據蓄電池電壓和充電電流，判斷是否開啟所述MOS開關管Q2進行充電；所述蓄電池充電狀態控制電路與所述蓄電池的負極連接，根據檢測到的蓄電池電壓的大小，決定所述MOS開關管Ql的導通和導通時間，以便調節充電電流的大小，既能實現蓄電池的高效充電，又能實現蓄電池的充電保護。工作原理當風光互補發電系統的發電電壓小于蓄電池電壓，或者風光互補發電系統的發電電壓大于蓄電池電壓但是小于蓄電池電壓的1.5倍時，單片機由端口 PBl發出升壓調節控制信號給所述發電電壓升壓控制電路，控制MOS開關管Q2導通，并通過改變升壓調節控制信號PWMl的占空比，來改變MOS開關管Q2的導通時間，從而改變電感Ll中的儲能大小，儲能一段時間后，截止MOS開關管Q2，同時，單片機由端口 PB3發出蓄電池充電控制信號，并傳遞給所述蓄電池充電控制電路，使MOS開關管Ql導通，以便給蓄電池充電。當風光互補發電系統發出的電壓大于蓄電池組電壓的1.5倍時，單片機發出升壓調節控制信號，所述升壓調節控制信號由端口 PBl傳遞給所述發電電壓升壓控制電路，控制所述MOS開關管Q2截止，同時，單片機發出充蓄電池充電控制信號，由端口 PB3傳遞給所述蓄電池充電狀態控制電路，控制MOS開關管Ql的導通時間，使系統實現最優充電，同時， 通過改變蓄電池充電控制信號PWM2的占空比，來改變MOS開關管Ql的導通時間，用于調節蓄電池的充電電流，以便保護蓄電池，延長蓄電池使用壽命。充電過程中，蓄電池組電壓在不斷變化，如果風光互補發電系統的發電電壓不變， 則控制器根據蓄電池電壓的檢測結果，通過改變蓄電池充電控制信號PWM2和升壓調節控制信號PWMl的占空比，自動調整MOS開關管Ql和MOS開關管Q2的導通時間，進行智能充 H1^ ο最后應當說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案范圍當中。
權利要求
1.一種新型風光互補發電控制器，包括光伏發電輸入電路、風力發電輸入電路、主控電路、控制輸入端連接所述主控電路的蓄電池充電狀態控制電路以及檢測輸入端分別連接所述主控電路的蓄電池電壓檢測電路、發電電壓檢測電路和充電電流檢測電路，其特征在于 它還包括發電電壓升壓控制電路，所述發電電壓升壓控制電路的控制輸入端連接所述主控電路，所述風力發電輸入電路和所述光伏發電輸入電路的電能輸出端分別連接所述發電電壓升壓控制電路的電能輸入端，所述發電電壓升壓控制電路的電能輸出端作為蓄電池充電端。
2.根據權利要求1所述的新型風光互補發電控制器，其特征在于所述發電電壓升壓控制電路包括驅動芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻、電容、電感、肖基特二極管和MOS 開關管，其中，所述第一電阻的一端作為所述發電電壓升壓控制電路的控制輸入端，所述第一電阻的另一端與所述驅動芯片的陰極輸入端連接，所述驅動芯片的兩個輸出端分別與所述第二電阻的一端連接，所述第二電阻的另一端與所述第三電阻的一端和所述MOS開關管的柵極連接，所述第三電阻的另一端接地，所述MOS開關管的源極接地，所述電感的一端作為所述發電電壓升壓控制電路的電能輸入端，所述電感的另一端與所述MOS開關管的漏極和所述肖基特二極管的陽極連接，所述肖基特二極管的陰極與所述電容的一端連接，所述電容的另一端接地，所述肖基特二極管的陰極作為所述發電電壓升壓控制電路的電能輸出端。
全文摘要
本發明提供一種新型風光互補發電控制器，它包括光伏發電輸入電路、風力發電輸入電路、主控電路、發電電壓升壓控制電路、控制輸入端連接所述主控電路的蓄電池充電狀態控制電路以及檢測輸入端分別連接所述主控電路的蓄電池電壓檢測電路、發電電壓檢測電路和充電電流檢測電路，所述發電電壓升壓控制電路的控制輸入端連接所述主控電路，所述風力發電輸入電路和所述光伏發電輸入電路的電能輸出端分別連接所述發電電壓升壓控制電路的電能輸入端，所述發電電壓升壓控制電路的電能輸出端作為蓄電池充電端。該新型風光互補發電控制器具有設計科學、性能穩定、實用性強和能源利用率高的優點。
文檔編號H02J7/00GK102412615SQ201210004279
公開日2012年4月11日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者曲保章, 楊同興, 陳希立 申請人:北京柏瑞安電子技術有限公司, 北京柏瑞安科技有限責任公司