專利名稱：高頻鏈式風光互補控逆一體裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及風光互補發電系統控制器技術領域，特別是一種高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，所述高頻鏈式風光互補控逆一體裝置是指包含高頻鏈DC/AC逆變器的風光互補發電系統控制器。
背景技術：
目前在我國還有許多偏遠地區還沒有實現電網供電，當地居民無法正常使用需要電網供電的各類照明器具及家用電器，制約了當地經濟的發展和人民生活水平的提高，另外還有大量的野外作業需要使用的儀器設備，如果沒有電網供電，也無法正常工作。在沒有電網供電的情況下，風光互補發電技術作為一種理想的新能源供電技術，能夠充分利用自然資源，綠色環保，是解決無電網供電地區供電問題的重要發展方向，以風光互補發電技術為基礎的風光互補發電系統主要由風力發電機、光伏組件、控制器、蓄電池和負載等部分組成，其工作原理是，利用風能和太陽能的雙重優點，通過風力發電機和光伏組件發出電能，通過蓄電池儲存電能，通過控制器控制對蓄電池的充電、放電和對負載的輸出。但是風光互補發電系統輸出的是直流電，各類需要交流電供電的家用電器或儀器設備無法直接使用風光互補發電系統發出的電能。
實用新型內容根據現有技術存在的不足，本實用新型提供一種高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，也即包含高頻鏈DC/AC逆變器的風光互補發電系統控制器，能夠將風光互補發電系統發出的電能直接應用于需要交流電供電的用電負載，滿足在沒有電網供電的情況下，各類家用電器及儀器設備的用電需求，體積小、重量輕，安全可靠性高。本實用新型的技術方案是一種高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，其特征在于，包括主控制芯片、連接風力發電機的風能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器，所述風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器均與蓄電池連接，還包括分別連接風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器及蓄電池的高頻鏈DC/AC逆變器，所述主控制芯片分別與風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器以及高頻鏈DC/AC逆變器雙向連接，用于控制風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器、高頻鏈DC/AC逆變器，將風力發電機和光伏組件發出的電能通過高頻鏈DC/AC逆變器轉換為交流電為負載供電，并將多余的電能儲存于蓄電池中；當風力發電機和光伏組件發出的電能不能滿足供電需求時，將蓄電池中儲存的電能通過高頻鏈DC/AC逆變器轉換為交流電為負載供電。所述高頻鏈DC/AC逆變器包括順次連接的隔離型DC/DC變換電路、單向整流電路、換向逆變電路和濾波電路，所述隔離型DC/DC變換電路、換向逆變電路分別與主控制芯片連接。所述隔離型DC/DC變換電路為通過主控制芯片輸出的正弦PWM調制信號進行控制的PWM DC/DC變換電路所述換向逆變電路為通過主控制芯片輸出的周期信號進行控制的電壓換向電路。所述隔離型DC/DC變換電路包括由4個功率開關管組成的橋式DC/DC變換電路，其輸入端并聯有濾波電容，輸出端通過高頻變壓器連接由4個二極管組成的橋式整流電路，橋式整流電路的輸出端連接由4個功率開關管組成的橋式換向逆變電路，橋式換向逆變電路經過由濾波電感和濾波電容組成濾波電路后輸出交流電流；所述功率開關管的控制極均與主控制芯片連接。所述功率開關管為高頻功率開關管，所述高頻功率開關管為MOSFET管、IGBT管或SiC 管。所述單向整流電路的二極管為快速恢復二極管。所述連接風力發電機的風能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器均為通過主控制芯片的控制信號，實現最大功率點跟蹤控制的DC/DC變換電路。所述控制器還包括接口與通訊單元，所述接口與通訊單元與主控制芯片雙向連接。所述主控制芯片為數字信號處理器芯片。本實用新型的技術效果本實用新型提供的一種高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，也即包含高頻鏈DC/AC逆變器的風光互補發電系統控制器，相比于現有技術的風光互補發電系統控制器，能夠將風光互補發電系統發出的電能轉換為交流電，直接應用于需要交流電供電的用電負載，滿足在沒有電網供電的情況下，各類家用電器及儀器設備的用電需求。本實用新型將高頻鏈逆變技術應用于風光互補發電系統控制器中，使用高頻變壓器實現了電壓調整和輸入/輸出的電氣隔離，體積小、重量輕，使用安全，可靠性高；高頻鏈逆變器中包含功率開關管的DC/DC變換電路通過主控制芯片輸出的正弦PWM調制信號，實現PWM DC/DC變換，將直流電壓變換為正弦波調制的脈動直流電壓；高頻鏈逆變器中包含功率開關管的換向逆變電路，通過主控制芯片輸出的周期控制信號，實現了電壓的換向輸出；并且本實用新型通過主控制芯片控制連接風力發電機的風能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器，實現了最大功率點跟蹤控制，提高了對新能源的利用效率。
圖I是本實用新型的高頻鏈式風光互補控逆一體裝置實施例的結構示意圖。圖2是本實用新型的高頻鏈DC/AC逆變器的結構示意圖。圖3是本實用新型的聞頻鏈DC/AC逆變器的電路拓撲結構不意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步說明。如圖I所示，一種高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，包括主控制芯片、連接風力發電機的風能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器，所述風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器均與蓄電池連接，還包括分別連接風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器及蓄電池的高頻鏈DC/AC逆變器，主控制芯片分別與風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器以及高頻鏈DC/AC逆變器雙向連接，用于控制風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器、高頻鏈DC/AC逆變器，將風力發電機和光伏組件發出的電能通過高頻鏈DC/AC逆變器轉換為交流電為負載供電，并將多余的電能儲存于蓄電池中；當風力發電機和光伏組件發出的電能不能滿足供電需求時，將蓄電池中儲存的電能通過高頻鏈DC/AC逆變器轉換為交流電為負載供電。本實用新型的控逆一體裝置還包括接口與通訊單元，接口與通訊單元也與主控制芯片雙向連接，通過計算機可以實現數據傳輸，進行集中控制與管理。如圖2所示，為本實用新型控逆一體裝置的高頻鏈DC/AC逆變器的結構示意圖。包括隔離型DC/DC變換電路、單向整流電 路、換向逆變電路和濾波電路，隔離型DC/DC變換電路的輸出端連接單向整流電路的輸入端，單向整流電路的輸出端連接換向逆變電路的輸入端，換向逆變電路的輸出端連接濾波電路；隔離型DC/DC變換電路、換向逆變電路分別與主控制芯片連接；風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器及蓄電池輸出的直流電經隔離型DC/DC變換電路、單向整流電路、換向逆變電路和濾波電路，轉換為交流電流輸出給用電負載。如圖3所示，本實用新型的高頻鏈式DC/AC逆變器的電路拓撲結構示意圖。包括由4個功率開關管Ql Q4組成的橋式DC/DC變換電路，橋式DC/DC變換電路輸入端并聯有濾波電容CO，橋式DC/DC變換電路輸出端通過高頻變壓器T連接由4個二極管Dl D4組成的橋式整流電路，橋式整流電路的輸出端連接由4個功率開關管Q5 Q8組成的橋式換向逆變電路，橋式換向逆變電路經過由濾波電感L和濾波電容Cl組成濾波電路后輸出交流電流；功率開關管的控制極均與主控制芯片連接。輸入端的直流電壓經電容CO濾波后，經過橋式DC/DC變換電路通過主控制芯片輸出的正弦PWM調制信號調制，將直流電變換為正弦波調制的脈動直流信號；正弦波調制的脈動直流信號通過高頻變壓器的電壓調整，進入二極管單向整流電路，經過整流電路整流后的高頻整流信號，再經過橋式換向逆變電路，通過主控制芯片輸出的周期信號進行控制，實現電壓換向，變換為交流信號輸出給負載。另外連接風力發電機的風能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器，均通過主控制芯片控制，實現了最大功率點跟蹤控制，以最大限度的利用風能和太陽能。本實用新型中的功率開關管為高頻功率開關器件，可以是MOSFET管、IGBT管或SiC管；單向整流電路的二極管為快速恢復二極管，主控制芯片為先進的數字信號處理器
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心/T
權利要求1.一種高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，其特征在于，包括主控制芯片、連接風カ發電機的風能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器，所述風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器均與蓄電池連接，還包括分別連接風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器及蓄電池的高頻鏈DC/AC逆變器，所述主控制芯片分別與風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器以及高頻鏈DC/AC逆變器雙向連接，用于控制風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器、高頻鏈DC/AC逆變器，將風カ發電機和光伏組件發出的電能通過高頻鏈DC/AC逆變器轉換為交流電為負載供電，并將多余的電能儲存于蓄電池中；當風カ發電機和光伏組件發出的電能不能滿足供電需求吋，將蓄電池中儲存的電能通過高頻鏈DC/AC逆變器轉換為交流電為負載供電。
2.根據權利要求I所述的高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，其特征在于，所述高頻鏈DC/AC逆變器包括順次連接的隔離型DC/DC變換電路、單向整流電路、換向逆變電路和濾波電路，所述隔離型DC/DC變換電路、換向逆變電路分別與主控制芯片連接。
3.根據權利要求2所述的高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，其特征在干，所述隔離型DC/DC變換電路為通過主控制芯片輸出的正弦PWM調制信號進行控制的PWM DC/DC變換電路。
4.根據權利要求3所述的高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，其特征在于，所述換向逆變電路為通過主控制芯片輸出的周期信號進行控制的電壓換向電路。
5.根據權利要求4所述的高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，其特征在于，所述隔離型DC/DC變換電路包括由4個功率開關管組成的橋式DC/DC變換電路，其輸入端并聯有濾波電容，輸出端通過高頻變壓器連接由4個ニ極管組成的橋式整流電路，橋式整流電路的輸出端連接由4個功率開關管組成的橋式換向逆變電路，橋式換向逆變電路經過由濾波電感和濾波電容組成濾波電路后輸出交流電流；所述功率開關管的控制極均與主控制芯片連接。
6.根據權利要求5所述的高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，其特征在干，所述功率開關管為高頻功率開關管，所述高頻功率開關管為MOSFET管、IGBT管或SiC管。
7.根據權利要求5所述的高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，其特征在干，所述橋式整流電路的ニ極管為快速恢復ニ極管。
8.根據權利要求I所述的高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，其特征在于，連接風カ發電機的風能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器均為通過主控制芯片的控制信號，實現最大功率點跟蹤控制的DC/DC變換電路。
9.根據權利要求I所述的高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，其特征在于，所述控制器還包括接ロ與通訊單元，所述接ロ與通訊單元與主控制芯片雙向連接。
10.根據權利要求I至9之一所述的高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，其特征在于，所述主控制芯片為數字信號處理器芯片。
專利摘要本實用新型提供一種高頻鏈式風光互補控逆一體裝置，能夠將風光互補發電系統發出的電能直接應用于需要交流電供電的用電負載，滿足在沒有電網供電的情況下，各類家用電器及儀器設備的用電需求，體積小、重量輕，安全可靠性高。包括主控制芯片、連接風力發電機的風能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器，風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器與蓄電池連接，還包括分別連接風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器及蓄電池的高頻鏈DC/AC逆變器，主控制芯片分別與風能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器以及高頻鏈DC/AC逆變器雙向連接。
文檔編號H02J9/06GK202374014SQ20112055020
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者宋鳳才, 常東來, 王寶珠, 王海龍 申請人:中科恒源科技股份有限公司