风光互补独立电源系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种风光互补独立电源系统，其特征在于：包括风能发电系统、光能发电系统、控制系统和逆变系统，风能发电系统的输出端与光能发电系统的输出端与逆变系统的输入端连接，逆变系统的输出端用来连接负载，风能发电系统、光能发电系统和逆变系统的控制信号端均与控制系统的输出控制信号端相连接。本实用新型专利技术利用太阳能、风能的互补特性，可以获得比较稳定的总输出，有效解决无风或无阳光电力供应中断问题，提高供电的稳定性和可靠性；对风电和光电进行合理的设计和匹配，可以基本上保障用户电力供应，无需配备其他电源；无污染，无噪音，不产生废弃物，并且可再生，为解决当前的能源危机和环境污染开辟了一条新路。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电源系统，尤其涉及一种风力发电和光能发电互补的独立电源系统。
技术介绍
进入21世纪，随着全球经济的发展和科学技术的进步，人们对电的依赖越来越 多，电力已经成为人们日常生活和生产中必不可少的动力来源。而与此同时，环境污染日益 严重，不可再生能源却正被耗尽，资源缺乏的压力不断增加。这样，如何解决人们赖以生存 的环境问题，如何解决人们需求增加与资源不断减少之间的矛盾，成为当今国内外学者开 始研究与探讨的重大问题。利用绿色可再生资源是一条很好的出路，风能、太阳能就是取之 不尽的天然绿色可再生资源。无线通讯网络的覆盖范围取决于通讯基站的网络建设，而通 讯基站的供电系统建设则成为提高通讯基站发布范围的最大制约因素。目前，大多数的电源系统都是风能发电系统或是太阳能发电系统，而单独的太阳 能或风能系统，由于受时间和地域的约束，很难全天候利用太阳能或风能资源。风能与太阳 能在时间和地域上有着很强的互补性，白天光照强时风小，夜间光照弱时，风能由于地表温 差变化大而增强；并且太阳能发电单元供电可靠，运行维护成本低，但造价高，风力发电单 元发电量高，造价和运行维护成本低，但可靠性低。总之，单一的风能发电或太阳能发电会 造成发电不平衡，不能有效的得到稳定的电源输出；并且不能有效的利用自然资源，造成能 源的浪费。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种系统结构简单、低成本可靠性高的风光互补独立电 源系统，可以用在电网供电不便的地区，节约能源。本技术采用下述技术方案一种风光互补独立电源系统，其特征在于包括 风能发电系统、光能发电系统、控制系统和逆变系统，风能发电系统的输出端与光能发电系 统的输出端与逆变系统的输入端连接，逆变系统的输出端用来连接负载，风能发电系统、光 能发电系统和逆变系统的控制信号端均与控制系统的输出控制信号端相连接。所述的逆变系统包括逆变驱动电路和逆变电路，逆变驱动电路的信号控制端与控 制系统的信号输出端连接，逆变驱动电路的驱动信号输出端与逆变电路的驱动信号输入端 连接。所述的逆变电路包括由四个大功率绝缘栅极晶体管构成的单相桥电路。所述的逆变电路的输出端还连接有滤波降压器，滤波降压器的输出端连接直流电 源。所述的风能发电系统包括风力发电机和整流电路，整流电路的输入端与控制系统 的信号控制端之间还连接有第一最大功率点跟踪器，风力发电机的输出端还连接有卸载电 阻。所述的太阳能发电系统包括太阳能光伏阵列，直流变换器和蓄电池，直流变换器 与控制系统之间还连接有第二最大功率点跟踪器。所述的太阳能发电系统的输出端与逆变电路的输入端之间连接有一 LC滤波电 路，其中电容的一端通过连接电流接触器与一绝缘栅双极型晶体管的漏极连接，另一端通 过连接电流接触器和电感的一端，电感的另一端和绝缘栅双极型晶体管的源极与逆变电路 的输入端连接。所述的风力发电机的输出端连接有第一电压传感器，逆变电路的输入端连接有第 二电压传感器，所述的太阳能发电系统的输出端连接有第三电压传感器，所述的逆变电路 的输出端连接有第四电压传感器；逆变电路的输入端还连接 有第一电流传感器，逆变电路 的输出端还连接有第二电流传感器，太阳能发电系统的输出端还连接有第三电流传感器； 所述的各个电压传感器与各个电流传感器的测量信号输出端均连接控制系统的信号输入 端。所述的整流电路的输入端与逆变电路的输出端均连接有电流接触器。所述的逆变电路的输入端还连接有直流保险管，逆变电路的输出端还连接有交流保险管。本技术风光互补独立电源系统综合利用了风能、光能，将达到如下的技术效 果利用太阳能、风能的互补特性，可以获得比较稳定的总输出，有效解决无风或无阳光电 力供应中断问题，提高供电的稳定性和可靠性；对风电和光电进行合理的设计和匹配，可以 基本上保障用户电力供应，无需配备其他电源，两个单元在能源的采集上互相补充，同时又 各具特色；本发电系统无污染，无噪音，不产生废弃物，并且可再生，不仅能为电网供电不便 的地区，如边防哨所、通讯的中继站、交通的信号站、勘察考察的工作站以及农牧区提供低 成本、高可靠性的电源，而且也为解决当前的能源危机和环境污染开辟了一条新路。附图说明图1为本技术的电路框图；图2为本技术中的电路原理图；图3为本技术中风能发电系统充电波形图；图4为本技术中光能发电系统充电波形图。具体实施方式根据附图对本技术风光互补电源系统进行进一步的详细描述。如图1所示，本技术风光互补独立电源系统包括风能发电系统、光能发电系 统、逆变系统，控制系统，风能发电系统的输出端和光能发电系统的输出端与逆变电路的输 入端连接，控制系统分别与风能发电系统、光能发电系统和逆变系统控制连接。光能发电系 统为太阳能电池板，包括光伏阵列、DC/DC变换器、蓄电池；风能发电系统包括风力发电机、 整流电路。整个控制系统是基于实时数据采集的全自动智能控制系统，需要每天时刻不间 断进行数据采集，选用运算功能强大，运算速度快，片内可产生PWM控制信号的DSP作为微 处理器，本系统采用TI公司的TMS320C2000系列；逆变系统设计为PWM触发，单向IGBT (绝 缘栅双极型晶体管)逆变器，采用目前成熟的大功率电力电子功率转换器件IGBT，确保逆 变器系统正常工作。风电系统是利用风力发电机组M，将风能转换成电能，然后通过控制器1对逆变器直流端充电的一套系统。风机可采用专门设计的变浆距风力发电机或调叶面风力发电机。 这种风力发电机通过风电机组的机械式结构限制风机的转速，可在3 10级风时达到稳定 输出。如图2所示，风能发电系统包括风能发电机组M和AC/DC整流电路，风能发电机组M 的输出端通过电流接触器Kl与整流电路的输入端连接，整流电路为整流二极管D1、D2、D3、 D4、D5、D6构成的三相整流桥，风力发电机组M的三相输出端A、B、C端分别与整流二极管 D1、整流二极管D2、二极管D3的正极连接。整流电路的输入端与控制系统1的信号控制端 之间还连接有第一最大功率点跟踪器(MPPT)，此最大功率点跟踪器(MPPT)为CVT(恒定电 压跟踪)式的，能实现风力发电机的电压输出稳定，减少风力发电机输出的冲击，对提高风 力发电机系统工作的可靠性起到很好的作用。风能发电机组M的三相输出端与整流电路的 输入端之间还连接有卸载电阻7，风能发电机组M的B相输出端和C相输出端之间还连接有 电压传感器U1，电压传感器Ul的测量信号输出端与控制系统1的信号输入端连接。光电系统是利用光电池板，将太阳能转换成电能，储存在太阳能蓄电池中，再通过 控制器对逆变器直流端充电的一套系统。如图2所示，光能发电系统为太阳能电池板2，太 阳能电池板2包括光伏阵列、DC/DC变换器、蓄电池。太阳能电池板2的正负极输出端连接 一 LC滤波电路，电压传感器U3并联在电容Cl的两端，电压传感器U3的测量信号输出端与 控制系统1的信号输入端连接。电压传感器U3的一端还通过保险管连接有一 IGBT (T5)的 漏级，此IGBT (T5)的漏级与源级之间连接一续流二极管；此IGBT (T5)的源极与电感Ll的 一端接入逆变器的直流输入端；栅极通过一电阻与逆变驱动电路的驱动信号输出端连接。 逆变驱动电路主要采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风光互补独立电源系统，其特征征于：包括风能发电系统、光能发电系统、控制系统和逆变系统，风能发电系统的输出端与光能发电系统的输出端与逆变系统的输入端连接，逆变系统的输出端用来连接负载，风能发电系统、光能发电系统和逆变系统的控制信号端均与控制系统的输出控制信号端相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙新良，阎东，吕中宾，卢明，庞锴，魏翔，李开元，
申请(专利权)人：河南电力试验研究院，
类型：实用新型
国别省市：41[中国|河南]