風光互補路燈雙通道控制器及led控制系統電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種風光互補路燈雙通道控制器及LED控制系統電路，雙通道控制器包括：風機整流模塊，其連接于斬波模塊、風機MPPT模塊，該風機MPPT模塊連接于風機電壓檢測模塊、風機電流檢測模塊、風機卸荷單元，風機MPPT模塊接有充電開關Q3；光伏整流模塊，其接于光伏MPPT模塊，該光伏MPPT模塊接于光伏電壓檢測模塊、光伏電流檢測模塊、光伏卸荷單元，光伏MPPT模塊接有充電開關Q4；接于蓄電池組W和LED路燈及控制單元的放電開關Q5；接于蓄電池組S和LED路燈及控制單元的放電開關Q6，LED控制系統電路參見說明書。本實用新型既能讓風機在低風速高效發電，又避免了風電和光電給蓄電池充電產生的鉗制效應，最大程度利用了能源，給風光互補LED路燈系統運行帶來更高可靠性。
【專利說明】
風光互補路燈雙通道控制器及LED控制系統電路
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及一種風光互補路燈雙通道控制器及LED控制系統電路。
【背景技術】
[0002]風光互補路燈是一個新興的新能源利用領域，其利用風能和太陽能進行供電的智能路燈，同時還兼具了風力發電和太陽能發電兩者的優勢，它不僅能為城市照明減少對常規電的依賴，也為農村照明提供了新的解決方案。
[0003]風光互補路燈是風光互補離網系統的一個應用，目前市場上的風光互補路燈，主要配置為:風力發電機組、太陽能光伏組件、風光互補控制器，路燈控制器、蓄電池組、燈桿和附件等。其工作原理為:風能轉化為機械能利用自然風作為動力，風輪吸收風的能量，帶動風力發電機旋轉，把風能轉變為電能，經過控制器的整流，穩壓作用，把交流電轉換為直流電，向蓄電池組充電并儲存電能。利用光伏效應將太陽能直接轉化為直流電，供負載使用或者貯存于蓄電池內備用。風力發電機和太陽電池方陣兩種發電設備共同發電，用蓄電池組儲存電能，夜間蓄電池組給LED路燈供電。
[0004]1、風電和光電對同一組蓄電池充電會產生鉗制效應
[0005]目前的充電模式，在光強的情況下，蓄電池電壓過高，控制系統執行卸荷，導致風機不能高效利用，很多風光互補路燈風機成了擺設。
[0006]風電和光電同時充電，當一者的電壓高于另一者時，充電會有鉗制效應，比如陽光好的時候，光伏的工作電壓可以達到35-40VDC，而額定電壓為24VDC的300W風力發電機組要達到200rpm以上(高于檢測到的蓄電池電壓值)才能將風機的電能傳送到蓄電池中，然而要支持風力發電機組達到200rpm以上轉速的風速需在5m/s以上。這樣違背了“能源最大化利用”和“小風高效發電”的意圖。
[0007]2、因使用唯一一組蓄電池組，蓄電池組故障導致系統癱瘓
[0008]目前離網系統都采用這種蓄電池配置方式，一套系統配置一組蓄電池，這樣就會出現蓄電池故障導致系統癱瘓的現象。
[0009]3、蓄電池使用壽命短
[0010]目前風光互補路燈選用的蓄電池壽命短的原因是:蓄電池充電充不滿，放電又頻繁，長時間處于“饑餓”狀態。設計五年的壽命，兩年就要更換。
【實用新型內容】
[0011]本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種風光互補路燈雙通道控制器及LED控制系統電路。
[0012]為解決上述技術問題，本實用新型的實施方式提供了一種風光互補路燈雙通道控制器，其包括:接于風力發電機組W的風機整流模塊，其連接于斬波模塊、風機MPPT模塊，該風機MPPT模塊連接于風機電壓檢測模塊、風機電流檢測模塊，所述風機電壓檢測模塊、風機電流檢測模塊接于風機卸荷單元，所述風機MPPT模塊接有與蓄電池組W和蓄電池組S相連的充電開關Q3 ；接于光伏組件S的光伏整流模塊，其接于光伏MPPT模塊，該光伏MPPT模塊接于光伏電壓檢測模塊、光伏電流檢測模塊，所述光伏電壓檢測模塊、光伏電流檢測模塊接于光伏卸荷單元，所述光伏MPPT模塊接有與蓄電池組W和蓄電池組S相連的充電開關Q4;接于蓄電池組W和LED路燈及控制單元的放電開關Q5 ；接于蓄電池組S和LED路燈及控制單元的放電開關Q6。
[0013]進一步，所述充電開關Q3、充電開關Q4、放電開關Q5、放電開關Q6為過壓與欠壓檢測繼電器。
[0014]利用風光互補路燈雙通道控制器組成的風光互補路燈雙通道LED控制系統電路，其包括:風光互補路燈雙通道控制器(I)、蓄電池組W、蓄電池組S;
[0015]所述風光互補路燈雙通道控制器(I)的風機整流模塊接于風力發電機組W;
[0016]所述風光互補路燈雙通道控制器(I)的光伏整流模塊接于光伏組件S;
[0017]所述風光互補路燈雙通道控制器(I)的充電開關Q3接于蓄電池組W、蓄電池組S;
[0018]所述風光互補路燈雙通道控制器(I)的充電開關Q4接于蓄電池組W、蓄電池組S;
[0019]所述風光互補路燈雙通道控制器(I)的放電開關Q5接于蓄電池組W、LED路燈及控制單元；
[0020]所述風光互補路燈雙通道控制器(I)的放電開關Q6接于蓄電池組S、LED路燈及控制單元。
[0021]本實用新型具有如下有益效果:風光互補雙通道LED路燈控制器的應用，既能讓風機在低風速高效發電，又避免了風電和光電給蓄電池充電產生的鉗制效應，最大程度利用了能源，給風光互補LED路燈系統運行帶來更高可靠性。
[0022]政府在大力建設美麗中國的今天，隨著城鎮化進程的加快，風光互補LED路燈成了道路建設中不可缺少的部分。能讓新能源路燈更可靠地保證道路照明，控制和儲能系統成為了重點。因此風光互補雙通道控制系統在新能源路燈上將會有很大的需求。
[0023]在無電地區建設的大量新能源微網電站中，該雙通道充電系統也將成為核心部件得到廣泛應用。
【附圖說明】
[0024]圖1為風光互補路燈雙通道LED控制系統電路圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型。
[0026]如圖1所示，一種風光互補路燈雙通道控制器，其包括:接于風力發電機組W的風機整流模塊，其連接于斬波模塊、風機MPPT模塊，該風機MPPT模塊連接于風機電壓檢測模塊、風機電流檢測模塊，所述風機電壓檢測模塊、風機電流檢測模塊接于風機卸荷單元，所述風機MPPT模塊接有與蓄電池組W和蓄電池組S相連的充電開關Q3;接于光伏組件S的光伏整流模塊，其接于光伏MPPT模塊，該光伏MPPT模塊接于光伏電壓檢測模塊、光伏電流檢測模塊，所述光伏電壓檢測模塊、光伏電流檢測模塊接于光伏卸荷單元，所述光伏MPPT模塊接有與蓄電池組W和蓄電池組S相連的充電開關Q4;接于蓄電池組W和LED路燈及控制單元的放電開關Q5;接于蓄電池組S和LED路燈及控制單元的放電開關Q6。
[0027]所述充電開關Q3、充電開關Q4、放電開關Q5、放電開關Q6為SchneiderRM17UBE16過壓與欠壓檢測繼電器。
[0028]參見圖1，利用風光互補路燈雙通道控制器組成的風光互補路燈雙通道LED控制系統電路，其包括:風光互補路燈雙通道控制器1、蓄電池組W、蓄電池組S;所述風光互補路燈雙通道控制器I的風機整流模塊接于風力發電機組W;所述風光互補路燈雙通道控制器I的光伏整流模塊接于光伏組件S;所述風光互補路燈雙通道控制器I的充電開關Q3接于蓄電池組W、蓄電池組S;所述風光互補路燈雙通道控制器I的充電開關Q4接于蓄電池組W、蓄電池組S;所述風光互補路燈雙通道控制器I的放電開關Q5接于蓄電池組W、LED路燈及控制單元;所述風光互補路燈雙通道控制器I的放電開關Q6接于蓄電池組S、LED路燈及控制單元。
[0029 ]儲能蓄電池類型的選擇:例如選擇1小時率鉛酸儲能型蓄電池。
[0030]儲能蓄電池電壓的選擇:根據系統電壓合理配置，一般采用12VDC或24VDC。
[0031]儲能蓄電池組容量的選擇:取決于充電電流的大小，如風機額定功率下輸出電流為Al則選擇蓄電池組容量為Al X 10;光伏額定功率下輸出電流為A2，則選擇蓄電池組容量為A2 X 10。為優化配置，風機用蓄電池組的容量，需根據安裝地點的風況來決定。比如說該地常年的風速低于7m/s，那蓄電池組容量就無需選擇Al X 10，可以是Al XqX 10(其中η為0-100%)。同理光伏用蓄電池組的容量也是如此計算。
[0032]風電充電
[0033]風能轉化為機械能利用自然風作為動力，風輪吸收風的能量，帶動風力發電機旋轉，把風能轉變為電能，經過本控制器的整流電路、斬波聲壓電路和最大功率跟蹤電路(MPPT)，把交流電轉換為直流電。
[0034]再經過本控制器的電壓檢測模塊，對風機的電壓檢測判斷，若小于等于風機額定電壓Vl時，做電流檢測，若電流也小于風機額定電流AI時，向風機對應的蓄電池組W充電;若大于風機額定電壓Vl或風機額定電流AI時，執行PffM卸荷。
[0035]充電過程中，檢測蓄電池組W的電壓，若小于等于蓄電池滿充電壓WVl時，繼續充電，直到檢測到大于蓄電池滿充電壓WVl，并且要保持10分鐘以上，以此判斷蓄電池組W充電已滿。
[0036]當蓄電池組W充電已滿，充電開關Q3動作，切換至光伏對應的蓄電池組S充電。同樣在充電過程中，檢測蓄電池組S的電壓，若小于等于蓄電池滿充電壓SVl時，繼續充電，直到檢測到大于蓄電池滿充電壓SVl，并且要保持10分鐘以上，以此判斷蓄電池組S充電已滿。
[0037]當蓄電池組S充電已滿，充電開關Q3動作，切換至風機對應的蓄電池組W充電，反復以上過程，旨在將兩組蓄電池組輪流充滿。
[0038]光伏充電
[0039]利用光伏效應將太陽能直接轉化為電能，經過本控制器的整流電路和最大功率跟蹤電路(MPPT )，輸出直流電。
[0040]再經過本控制器的電壓檢測模塊，對光伏的電壓檢測判斷，若小于等于光伏額定電壓Vl時，做電流檢測，若電流也小于光伏額定電流AI時，向光伏對應的蓄電池組S充電;若大于光伏額定電壓Vl或光伏額定電流Al時，執行PffM卸荷。
[0041 ] 充電過程中，檢測蓄電池組S的電壓，若小于等于蓄電池滿充電壓SVl時，繼續充電，直到檢測到大于蓄電池滿充電壓SVl，并且要保持10分鐘以上，以此判斷蓄電池組S充電已滿。
[0042 ]當蓄電池組S充電已滿，充電開關Q4動作，切換至風機對應的蓄電池組W充電。同樣在充電過程中，檢測蓄電池組W的電壓，若小于等于蓄電池滿充電壓WVl時，繼續充電，直到檢測到大于蓄電池滿充電壓WVl，并且要保持10分鐘以上，以此判斷蓄電池組W充電已滿。
[0043]當蓄電池組W充電已滿，充電開關Q4動作，切換至光伏對應的蓄電池組S充電，反復以上過程，旨在將兩組蓄電池組輪流充滿。
[0044]供電方式
[0045]LED路燈默認先由蓄電池組S供電。
[0046]當檢測蓄電池組S電壓大于放電截止電壓SV2時，持續由蓄電池組S供電；當檢測蓄電池組S電壓小于等于放電截止電壓SV2時，放電選擇開關Q5和Q6連鎖動作，選擇由蓄電池組W供電。
[0047 ] 在由蓄電池組W供電時，當檢測蓄電池組W電壓大于放電截止電壓WV2時，持續由蓄電池組W供電；當檢測蓄電池組W電壓小于等于放電截止電壓WV2時，重復進行電壓檢測判斷，并累計次數，若超過I次，說明兩組蓄電池組都欠壓，此時斷開負載供電。
[0048]檢測負載電流，若負載電流小于等于其額定電流，將正常工作;若負載電流大于其額定電流，可能是由短路或其它故障，此刻斷開負載供電。
[0049]1、解決風電和光電對同一組蓄電池充電鉗制效應。
[0050]本新型控制器完全解決了充電鉗制效應的問題，系統采用兩組蓄電池，通過合理的控制策略和電路，實現風電和光電分別給兩組蓄電池充電。
[0051]2、因使用唯一一組蓄電池組，蓄電池組故障導致系統癱瘓。
[0052]本新型控制器配置了兩組蓄電池組，將這種故障概率大大降低。
[0053]3、蓄電池使用壽命短。
[0054]為了使風電和光電最大效率的存儲及使用，本控制系統對風電充電和光電充電做了全新的設計，采用電源管理模式，通過電源控制單元，最大效率地將風電和光電存儲于蓄電池中，用電過程也充分利用了蓄電池電能。
[0055]本領域的普通技術人員可以理解，上述各實施方式是實現本實用新型的具體實施例，而在實際應用中，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本實用新型的精神和范圍。
【主權項】
1.風光互補路燈雙通道控制器，其特征在于，包括: 接于風力發電機組W的風機整流模塊，其連接于斬波模塊、風機MPPT模塊，該風機MPPT模塊連接于風機電壓檢測模塊、風機電流檢測模塊，所述風機電壓檢測模塊、風機電流檢測模塊接于風機卸荷單元，所述風機MPPT模塊接有與蓄電池組W和蓄電池組S相連的充電開關Q3； 接于光伏組件S的光伏整流模塊，其接于光伏MPPT模塊，該光伏MPPT模塊接于光伏電壓檢測模塊、光伏電流檢測模塊，所述光伏電壓檢測模塊、光伏電流檢測模塊接于光伏卸荷單元，所述光伏MPPT模塊接有與蓄電池組W和蓄電池組S相連的充電開關Q4 ； 接于蓄電池組W和LED路燈及控制單元的放電開關Q5; 接于蓄電池組S和LED路燈及控制單元的放電開關Q6。2.根據權利要求1所述的風光互補路燈雙通道控制器，其特征在于，所述充電開關Q3、充電開關Q4、放電開關Q5、放電開關Q6為過壓與欠壓檢測繼電器。3.—種利用如權利要求1所述的風光互補路燈雙通道控制器組成的風光互補路燈雙通道LED控制系統電路，其特征在于，其包括:風光互補路燈雙通道控制器(I)、蓄電池組W、蓄電池組S; 所述風光互補路燈雙通道控制器(I)的風機整流模塊接于風力發電機組W; 所述風光互補路燈雙通道控制器(I)的光伏整流模塊接于光伏組件S; 所述風光互補路燈雙通道控制器(I)的充電開關Q3接于蓄電池組W、蓄電池組S; 所述風光互補路燈雙通道控制器(I)的充電開關Q4接于蓄電池組W、蓄電池組S; 所述風光互補路燈雙通道控制器(I)的放電開關Q5接于蓄電池組W、LED路燈及控制單元； 所述風光互補路燈雙通道控制器(I)的放電開關Q6接于蓄電池組S、LED路燈及控制單J L ο
【文檔編號】H05B33/08GK205566749SQ201620396097
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】陳豐, 朱皓, 黃智祺
【申請人】上海中認尚科新能源技術有限公司