專利名稱：基于三相雙電壓整流的風光能源智能控制器的制作方法
技術領域：
本發明為一種基于三相雙電壓整流的風光能源智能控制器，涉及風能、太陽能等 具有不確定性的能源的存儲和利用的技術領域，本發明可用于風光能源互補路燈照明、風 光能源互補道路監控、風光互補獨立電源等領域。
背景技術：
開發風能、太陽能等可再生能源，是緩解能源矛盾的重要措施，是世界各國能源可 持續發展的戰略決策，風光互補系統是有效利用風能和光能的最優選擇。但是，風能和太陽 能通常受到自然條件的限制，不僅在地域上差別迥異，而且隨時間變化具有很強的不確定 性，相應的，所轉化得到的電壓、電流和功率也具有很強的不確定性。風能發電具有間歇性瞬時變化的特點，而目前微型風力發電機的額定功率通常為 8m/s，而風力發電機的低風速啟動電壓通常為3m/s，風力發電機的輸出是隨風速變化波動 很大的交流值。風力發電機的輸出需要經過整流濾波后才能輸入到后續的DC/DC模塊進 行變換，傳統的整流技術一般采用三相全橋整流電路。授權公告號為CN201332287Y的專 利“用于不確定性能源轉化、存儲和利用的智能控制器”就公開了這樣一種風光互補控制電 路，其風能輸入經三相全橋整流濾波后進入DC/DC模塊。但是，這種整流電路整流后的輸出 仍然是隨風速變化波動很大的直流電，而后續DC/DC模塊只能轉換一定范圍內波動的直流 電，這就會造成浪費。有兩種可能的情況一種情況是增大后續DC/DC模塊的輸入電壓范 圍，這不僅將增加DC/DC模塊設計的難度，而且將降低DC/DC模塊的效率；另一種情況是不 增大后續DC/DC模塊的輸入電壓范圍，那么，為了保障控制器在風機額定風速時的效率，風 機低風速啟動階段將難以對蓄電池充電。

發明內容
本發明的目的在于克服上述缺陷，提供一種能在風力發電機低風速啟動階段和額 定轉速階段均具有高效、穩定的電力輸出的智能控制器。利用智能控制裝置，獲得穩定可靠 的電力輸出，并存儲到蓄電池中，使之能直接對直流負載進行供電。本發明解決其技術問題采用的技術方案是本發明基于三相雙電壓整流的風光互補智能控制器的結構特點是設置用于監控 電路狀態并控制蓄電池充放電模式的控制中心；風力發電機的三相交流信號從交流輸入接 口輸入，經過三相雙電壓整流濾波電路后進入DC/DC轉換電路；太陽能電池板的直流信號 從直流輸入接口輸入，經過防反向放電保護后進入DC/DC轉換電路；所述控制中心根據所 檢測的電路中電壓電流信號控制三相雙電壓整流電路的整流模式、調節PWM信號用以控制 充放電模式，并顯示電路狀態。本發明基于三相雙電壓整流的風光互補智能控制器的結構特點也在于所述三相雙電壓整流濾波電路由整流電路、切換開關、儲能濾波電容、采樣電路和 控制電路組成。
所述三相雙電壓整流濾波電路中的整流電路包括兩個并聯的兩相全橋整流電路 DB1和DB2 ；針對所述切換開關的兩種不同的連接位置，所述兩相全橋整流電路DB1和DB2 與儲能濾波電容C1和C2共同組成三相全橋整流電路或倍壓整流電路。所述切換開關的兩種不同的連接位置是由控制中心控制；設置由電阻R1、R2和儲 能濾波電容C3組成的分壓采樣電路，設置由IGBT管Q1、電阻R3、R4和二極管D7組成的執 行控制電路；所述控制中心根據儲能濾波電容C3上的采樣電壓通過所述執行控制電路控 制切換開關K1的連接位置。與已有技術相比，本發明有益效果體現在1、本發明通過引入三相雙電壓整流電路將風力發電機在低風速啟動階段和額定 風速階段產生的電能轉換到同一個電壓區間，使得控制器在風力發電機低風速啟動階段和 額定轉速階段均具有高效、穩定的電力輸出。2、本發明系統結構簡單、輸出穩定、效率高，降低了對風光互補系統對風力資源的 要求，具有很強的實用性和推廣性。3、本發明可用于風光能源路燈照明、風光能源道路監控、風光能源獨立電源等領 域。


圖1為本發明結構框圖。圖2為本發明三相雙電壓整流濾波電路原理圖。圖3為本發明三相雙電壓整流濾波電路的等效電路原理圖。圖4為本發明三相雙電壓整流濾波電路的控制線路原理圖。以下通過具體實施方式
，結合附圖對本發明作進一步說明。
具體實施例方式參見圖1，設置用于監控電路狀態并控制蓄電池充放電模式的控制中心，控制中心 檢測電路中的電壓電流，控制三相雙電壓整流電路的整流模式，調節PWM控制模式，控制充 放電模式，顯示電路狀態。具體實施中，風力發電機的三相交流信號從交流輸入接口輸入， 經過三相雙電壓整流濾波電路后進入DC/DC轉換電路；太陽能電池板的直流信號從直流輸 入接口，經過防反向放電保護后進入DC/DC轉換電路。控制中心控制通過切換整流模式、調 節PWM信號控制蓄電池的充電模式；通過檢測蓄電池狀態控制負載工作模式，并由顯示模 塊指示電路當前狀態。參見圖2，三相雙電壓整流濾波電路由整流電路、切換開關、儲能濾波電容、采樣電 路和控制電路組成。Vi為風能輸入，三相交流分別從A、B、C三相接口輸入。整流電路包含 兩個并聯的兩相全橋整流電路DB1和DB2，根據切換開關K1的兩種連接位置，與儲能濾波電 容C1和C2共同組成三相全橋整流電路或倍壓整流電路。電阻Rl、R2和電容C3組成分壓 采樣電路，采集儲能濾波電容C1上的電壓VSample。繼電開關K1、IGBT管Q1、電阻R3、R4、 繼電開關K1、二極管D7組成控制電路，接受從控制中心輸出的控制信號VControl，控制開 關K1的連接位置。參見圖3，圖3是圖2電路的等效原理圖。圖2中DB1、DB2組成的整流電路等效為D1、D2、D3、D4、D5、D6組成的三相全橋連接，繼電開關K1及控制電路等效為切換開關K1。 開關K1的2腳和3腳相連時，電路為三相全橋整流電路，電容Cl，C2串聯與電感L1組成 濾波電路。開關K1的1腳和2腳相連時，二極管D5，D6分別與電容C1，C2并聯。D5和D6 在整個周期內都將一直處于反向偏置狀態，不再動作。在A相高于C相時，D1導通對C1充 電，C1的上端為正，下端為負；在C相高于A相時，D2導通對C2充電，C2上端為正，下端為 負；在B相高于C相時，D3導通對C1充電，C1的上端為正，下端為負；在C相高于B相時， D4導通對C2充電，C2上端為正，下端為負。電容C1和C2串聯，輸出電壓為兩電容串聯電 壓之和。參見圖4，智能控制器的控制中心以單片機ATmegaS-16為核心，風能輸入電壓的 分壓采樣信號VSample輸入到單片機的AD 口，單片機根據該采樣電壓判斷采用三相全橋整 流或倍壓整流模式，其控制信號VControl從單片機的PB 口輸出，通過控制電路決定開關K1 的連接位置。控制中心也包括有按常規設置的其他功能電路，如電路中的電壓電流檢測電路、 PWM控制電路、負載控制電路以狀態指示電路。
權利要求
基于三相雙電壓整流的風光互補智能控制器，其特征是，設置用于監控電路狀態并控制蓄電池充放電模式的控制中心；風力發電機的三相交流信號從交流輸入接口輸入，經過三相雙電壓整流濾波電路后進入DC/DC轉換電路；太陽能電池板的直流信號從直流輸入接口輸入，經過防反向放電保護后進入DC/DC轉換電路；所述控制中心根據所檢測的電路中電壓電流信號控制三相雙電壓整流電路的整流模式、調節PWM信號用以控制充放電模式，并顯示電路狀態。
2.根據權利要求1所述的基于三相雙電壓整流的風光互補智能控制器，其特征是，所 述三相雙電壓整流濾波電路由整流電路、切換開關、儲能濾波電容、采樣電路和控制電路組 成。
3.根據權利要求2所述的基于三相雙電壓整流的風光互補智能控制器，其特征是，所 述三相雙電壓整流濾波電路中的整流電路包括兩個并聯的兩相全橋整流電路DB1和DB2 ； 針對所述切換開關的兩種不同的連接位置，所述兩相全橋整流電路DB1和DB2與儲能濾波 電容C1和C2共同組成三相全橋整流電路或倍壓整流電路。
4.根據權利要求3所述的基于三相雙電壓整流的風光互補智能控制器，其特征是，所 述切換開關的兩種不同的連接位置是由控制中心控制；設置由電阻R1、R2和儲能濾波電容 C3組成的分壓采樣電路，設置由IGBT管Q1、電阻R3、R4和二極管D7組成的執行控制電路； 所述控制中心根據儲能濾波電容C3上的采樣電壓通過所述執行控制電路控制切換開關K1 的連接位置。
全文摘要
本發明公開了一種基于三相雙電壓整流的風光能源智能控制器，其特征是設置用于監控電路狀態并控制蓄電池充放電模式的控制中心；以風力發電機輸出的三相交流為輸入，經過三相雙電壓整流濾波電路后進入DC/DC轉換電路；以太陽能電池板輸出的直流為輸入，經過防反向放電保護電路后進入DC/DC轉換電路；控制中心檢測電路中的電壓電流，控制三相雙電壓整流電路的整流模式，調節PWM信號，控制充放電模式，顯示電路狀態。所述三相雙電壓整流濾波電路由整流橋、切換開關、儲能濾波電容、采樣電路和控制電路組成。本發明根據風能輸入電壓大小自動切換整流模式，使得控制器能在風力發電機低風速啟動階段和額定轉速階段均具有高效、穩定的電力輸出。
文檔編號H02J7/00GK101860057SQ20101018197
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月25日 優先權日2010年5月25日
發明者何淼, 李書杰, 江國強, 王智靈, 陳宗海 申請人:安徽浩淼光電科技有限公司