風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器及l(fā)ed控制系統(tǒng)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器及LED控制系統(tǒng)電路，雙通道控制器包括：風(fēng)機(jī)整流模塊，其連接于斬波模塊、風(fēng)機(jī)MPPT模塊，該風(fēng)機(jī)MPPT模塊連接于風(fēng)機(jī)電壓檢測(cè)模塊、風(fēng)機(jī)電流檢測(cè)模塊、風(fēng)機(jī)卸荷單元，風(fēng)機(jī)MPPT模塊接有充電開關(guān)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(cè)模塊、光伏電流檢測(cè)模塊、光伏卸荷單元，光伏MPPT模塊接有充電開關(guān)Q4；接于蓄電池組W和LED路燈及控制單元的放電開關(guān)Q5；接于蓄電池組S和LED路燈及控制單元的放電開關(guān)Q6，LED控制系統(tǒng)電路參見說(shuō)明書。本實(shí)用新型既能讓風(fēng)機(jī)在低風(fēng)速高效發(fā)電，又避免了風(fēng)電和光電給蓄電池充電產(chǎn)生的鉗制效應(yīng)，最大程度利用了能源，給風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)更高可靠性。
【專利說(shuō)明】
風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器及LED控制系統(tǒng)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器及LED控制系統(tǒng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)光互補(bǔ)路燈是一個(gè)新興的新能源利用領(lǐng)域，其利用風(fēng)能和太陽(yáng)能進(jìn)行供電的智能路燈，同時(shí)還兼具了風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電兩者的優(yōu)勢(shì)，它不僅能為城市照明減少對(duì)常規(guī)電的依賴，也為農(nóng)村照明提供了新的解決方案。
[0003]風(fēng)光互補(bǔ)路燈是風(fēng)光互補(bǔ)離網(wǎng)系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用，目前市場(chǎng)上的風(fēng)光互補(bǔ)路燈，主要配置為:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能光伏組件、風(fēng)光互補(bǔ)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(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能利用自然風(fēng)作為動(dòng)力，風(fēng)輪吸收風(fēng)的能量，帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，?jīng)過(guò)控制器的整流，穩(wěn)壓作用，把交流電轉(zhuǎn)換為直流電，向蓄電池組充電并儲(chǔ)存電能。利用光伏效應(yīng)將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為直流電，供負(fù)載使用或者貯存于蓄電池內(nèi)備用。風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)電池方陣兩種發(fā)電設(shè)備共同發(fā)電，用蓄電池組儲(chǔ)存電能，夜間蓄電池組給LED路燈供電。
[0004]1、風(fēng)電和光電對(duì)同一組蓄電池充電會(huì)產(chǎn)生鉗制效應(yīng)
[0005]目前的充電模式，在光強(qiáng)的情況下，蓄電池電壓過(guò)高，控制系統(tǒng)執(zhí)行卸荷，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)不能高效利用，很多風(fēng)光互補(bǔ)路燈風(fēng)機(jī)成了擺設(shè)。
[0006]風(fēng)電和光電同時(shí)充電，當(dāng)一者的電壓高于另一者時(shí)，充電會(huì)有鉗制效應(yīng)，比如陽(yáng)光好的時(shí)候，光伏的工作電壓可以達(dá)到35-40VDC，而額定電壓為24VDC的300W風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要達(dá)到200rpm以上(高于檢測(cè)到的蓄電池電壓值)才能將風(fēng)機(jī)的電能傳送到蓄電池中，然而要支持風(fēng)力發(fā)電機(jī)組達(dá)到200rpm以上轉(zhuǎn)速的風(fēng)速需在5m/s以上。這樣違背了“能源最大化利用”和“小風(fēng)高效發(fā)電”的意圖。
[0007]2、因使用唯一一組蓄電池組，蓄電池組故障導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓
[0008]目前離網(wǎng)系統(tǒng)都采用這種蓄電池配置方式，一套系統(tǒng)配置一組蓄電池，這樣就會(huì)出現(xiàn)蓄電池故障導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的現(xiàn)象。
[0009]3、蓄電池使用壽命短
[0010]目前風(fēng)光互補(bǔ)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(zhǎng)時(shí)間處于“饑餓”狀態(tài)。設(shè)計(jì)五年的壽命，兩年就要更換。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0011]本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器及LED控制系統(tǒng)電路。
[0012]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的實(shí)施方式提供了一種風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器，其包括:接于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組W的風(fēng)機(jī)整流模塊，其連接于斬波模塊、風(fēng)機(jī)MPPT模塊，該風(fēng)機(jī)MPPT模塊連接于風(fēng)機(jī)電壓檢測(cè)模塊、風(fēng)機(jī)電流檢測(cè)模塊，所述風(fēng)機(jī)電壓檢測(cè)模塊、風(fēng)機(jī)電流檢測(cè)模塊接于風(fēng)機(jī)卸荷單元，所述風(fēng)機(jī)MPPT模塊接有與蓄電池組W和蓄電池組S相連的充電開關(guān)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(cè)模塊、光伏電流檢測(cè)模塊，所述光伏電壓檢測(cè)模塊、光伏電流檢測(cè)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(guān)Q4;接于蓄電池組W和LED路燈及控制單元的放電開關(guān)Q5 ；接于蓄電池組S和LED路燈及控制單元的放電開關(guān)Q6。
[0013]進(jìn)一步，所述充電開關(guān)Q3、充電開關(guān)Q4、放電開關(guān)Q5、放電開關(guān)Q6為過(guò)壓與欠壓檢測(cè)繼電器。
[0014]利用風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器組成的風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道LED控制系統(tǒng)電路，其包括:風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器(I)、蓄電池組W、蓄電池組S;
[0015]所述風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器(I)的風(fēng)機(jī)整流模塊接于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組W;
[0016]所述風(fēng)光互補(bǔ)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(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器(I)的充電開關(guān)Q3接于蓄電池組W、蓄電池組S;
[0018]所述風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器(I)的充電開關(guān)Q4接于蓄電池組W、蓄電池組S;
[0019]所述風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器(I)的放電開關(guān)Q5接于蓄電池組W、LED路燈及控制單元；
[0020]所述風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器(I)的放電開關(guān)Q6接于蓄電池組S、LED路燈及控制單元。
[0021]本實(shí)用新型具有如下有益效果:風(fēng)光互補(bǔ)雙通道LED路燈控制器的應(yīng)用，既能讓風(fēng)機(jī)在低風(fēng)速高效發(fā)電，又避免了風(fēng)電和光電給蓄電池充電產(chǎn)生的鉗制效應(yīng)，最大程度利用了能源，給風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)更高可靠性。
[0022]政府在大力建設(shè)美麗中國(guó)的今天，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈成了道路建設(shè)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(chǔ)能系統(tǒng)成為了重點(diǎn)。因此風(fēng)光互補(bǔ)雙通道控制系統(tǒng)在新能源路燈上將會(huì)有很大的需求。
[0023]在無(wú)電地區(qū)建設(shè)的大量新能源微網(wǎng)電站中，該雙通道充電系統(tǒng)也將成為核心部件得到廣泛應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道LED控制系統(tǒng)電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
[0026]如圖1所示，一種風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器，其包括:接于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組W的風(fēng)機(jī)整流模塊，其連接于斬波模塊、風(fēng)機(jī)MPPT模塊，該風(fēng)機(jī)MPPT模塊連接于風(fēng)機(jī)電壓檢測(cè)模塊、風(fēng)機(jī)電流檢測(cè)模塊，所述風(fēng)機(jī)電壓檢測(cè)模塊、風(fēng)機(jī)電流檢測(cè)模塊接于風(fēng)機(jī)卸荷單元，所述風(fēng)機(jī)MPPT模塊接有與蓄電池組W和蓄電池組S相連的充電開關(guān)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(cè)模塊、光伏電流檢測(cè)模塊，所述光伏電壓檢測(cè)模塊、光伏電流檢測(cè)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(guān)Q4;接于蓄電池組W和LED路燈及控制單元的放電開關(guān)Q5;接于蓄電池組S和LED路燈及控制單元的放電開關(guān)Q6。
[0027]所述充電開關(guān)Q3、充電開關(guān)Q4、放電開關(guān)Q5、放電開關(guān)Q6為SchneiderRM17UBE16過(guò)壓與欠壓檢測(cè)繼電器。
[0028]參見圖1，利用風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器組成的風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道LED控制系統(tǒng)電路，其包括:風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器1、蓄電池組W、蓄電池組S;所述風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器I的風(fēng)機(jī)整流模塊接于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組W;所述風(fēng)光互補(bǔ)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(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器I的充電開關(guān)Q3接于蓄電池組W、蓄電池組S;所述風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器I的充電開關(guān)Q4接于蓄電池組W、蓄電池組S;所述風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器I的放電開關(guān)Q5接于蓄電池組W、LED路燈及控制單元;所述風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器I的放電開關(guān)Q6接于蓄電池組S、LED路燈及控制單元。
[0029 ]儲(chǔ)能蓄電池類型的選擇:例如選擇1小時(shí)率鉛酸儲(chǔ)能型蓄電池。
[0030]儲(chǔ)能蓄電池電壓的選擇:根據(jù)系統(tǒng)電壓合理配置，一般采用12VDC或24VDC。
[0031]儲(chǔ)能蓄電池組容量的選擇:取決于充電電流的大小，如風(fēng)機(jī)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(yōu)化配置，風(fēng)機(jī)用蓄電池組的容量，需根據(jù)安裝地點(diǎn)的風(fēng)況來(lái)決定。比如說(shuō)該地常年的風(fēng)速低于7m/s，那蓄電池組容量就無(wú)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(jì)算。
[0032]風(fēng)電充電
[0033]風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能利用自然風(fēng)作為動(dòng)力，風(fēng)輪吸收風(fēng)的能量，帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，?jīng)過(guò)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(zhuǎn)換為直流電。
[0034]再經(jīng)過(guò)本控制器的電壓檢測(cè)模塊，對(duì)風(fēng)機(jī)的電壓檢測(cè)判斷，若小于等于風(fēng)機(jī)額定電壓Vl時(shí)，做電流檢測(cè)，若電流也小于風(fēng)機(jī)額定電流AI時(shí)，向風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)的蓄電池組W充電;若大于風(fēng)機(jī)額定電壓Vl或風(fēng)機(jī)額定電流AI時(shí)，執(zhí)行PffM卸荷。
[0035]充電過(guò)程中，檢測(cè)蓄電池組W的電壓，若小于等于蓄電池滿充電壓WVl時(shí)，繼續(xù)充電，直到檢測(cè)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(dāng)蓄電池組W充電已滿，充電開關(guān)Q3動(dòng)作，切換至光伏對(duì)應(yīng)的蓄電池組S充電。同樣在充電過(guò)程中，檢測(cè)蓄電池組S的電壓，若小于等于蓄電池滿充電壓SVl時(shí)，繼續(xù)充電，直到檢測(cè)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(dāng)蓄電池組S充電已滿，充電開關(guān)Q3動(dòng)作，切換至風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)的蓄電池組W充電，反復(fù)以上過(guò)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(yīng)將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過(guò)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(jīng)過(guò)本控制器的電壓檢測(cè)模塊，對(duì)光伏的電壓檢測(cè)判斷，若小于等于光伏額定電壓Vl時(shí)，做電流檢測(cè)，若電流也小于光伏額定電流AI時(shí)，向光伏對(duì)應(yīng)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(shí)，執(zhí)行PffM卸荷。
[0041 ] 充電過(guò)程中，檢測(cè)蓄電池組S的電壓，若小于等于蓄電池滿充電壓SVl時(shí)，繼續(xù)充電，直到檢測(cè)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(dāng)蓄電池組S充電已滿，充電開關(guān)Q4動(dòng)作，切換至風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)的蓄電池組W充電。同樣在充電過(guò)程中，檢測(cè)蓄電池組W的電壓，若小于等于蓄電池滿充電壓WVl時(shí)，繼續(xù)充電，直到檢測(cè)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(dāng)蓄電池組W充電已滿，充電開關(guān)Q4動(dòng)作，切換至光伏對(duì)應(yīng)的蓄電池組S充電，反復(fù)以上過(guò)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(rèn)先由蓄電池組S供電。
[0046]當(dāng)檢測(cè)蓄電池組S電壓大于放電截止電壓SV2時(shí)，持續(xù)由蓄電池組S供電；當(dāng)檢測(cè)蓄電池組S電壓小于等于放電截止電壓SV2時(shí)，放電選擇開關(guān)Q5和Q6連鎖動(dòng)作，選擇由蓄電池組W供電。
[0047 ] 在由蓄電池組W供電時(shí)，當(dāng)檢測(cè)蓄電池組W電壓大于放電截止電壓WV2時(shí)，持續(xù)由蓄電池組W供電；當(dāng)檢測(cè)蓄電池組W電壓小于等于放電截止電壓WV2時(shí)，重復(fù)進(jìn)行電壓檢測(cè)判斷，并累計(jì)次數(shù)，若超過(guò)I次，說(shuō)明兩組蓄電池組都欠壓，此時(shí)斷開負(fù)載供電。
[0048]檢測(cè)負(fù)載電流，若負(fù)載電流小于等于其額定電流，將正常工作;若負(fù)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(fù)載供電。
[0049]1、解決風(fēng)電和光電對(duì)同一組蓄電池充電鉗制效應(yīng)。
[0050]本新型控制器完全解決了充電鉗制效應(yīng)的問(wèn)題，系統(tǒng)采用兩組蓄電池，通過(guò)合理的控制策略和電路，實(shí)現(xiàn)風(fēng)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(dǎo)致系統(tǒng)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(fēng)電和光電最大效率的存儲(chǔ)及使用，本控制系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電充電和光電充電做了全新的設(shè)計(jì)，采用電源管理模式，通過(guò)電源控制單元，最大效率地將風(fēng)電和光電存儲(chǔ)于蓄電池中，用電過(guò)程也充分利用了蓄電池電能。
[0055]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器，其特征在于，包括: 接于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組W的風(fēng)機(jī)整流模塊，其連接于斬波模塊、風(fēng)機(jī)MPPT模塊，該風(fēng)機(jī)MPPT模塊連接于風(fēng)機(jī)電壓檢測(cè)模塊、風(fēng)機(jī)電流檢測(cè)模塊，所述風(fēng)機(jī)電壓檢測(cè)模塊、風(fēng)機(jī)電流檢測(cè)模塊接于風(fēng)機(jī)卸荷單元，所述風(fēng)機(jī)MPPT模塊接有與蓄電池組W和蓄電池組S相連的充電開關(guān)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(cè)模塊、光伏電流檢測(cè)模塊，所述光伏電壓檢測(cè)模塊、光伏電流檢測(cè)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(guān)Q4 ； 接于蓄電池組W和LED路燈及控制單元的放電開關(guān)Q5; 接于蓄電池組S和LED路燈及控制單元的放電開關(guān)Q6。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器，其特征在于，所述充電開關(guān)Q3、充電開關(guān)Q4、放電開關(guān)Q5、放電開關(guān)Q6為過(guò)壓與欠壓檢測(cè)繼電器。3.—種利用如權(quán)利要求1所述的風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器組成的風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道LED控制系統(tǒng)電路，其特征在于，其包括:風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器(I)、蓄電池組W、蓄電池組S; 所述風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器(I)的風(fēng)機(jī)整流模塊接于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組W; 所述風(fēng)光互補(bǔ)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(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器(I)的充電開關(guān)Q3接于蓄電池組W、蓄電池組S; 所述風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器(I)的充電開關(guān)Q4接于蓄電池組W、蓄電池組S; 所述風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器(I)的放電開關(guān)Q5接于蓄電池組W、LED路燈及控制單元； 所述風(fēng)光互補(bǔ)路燈雙通道控制器(I)的放電開關(guān)Q6接于蓄電池組S、LED路燈及控制單J L ο
【文檔編號(hào)】H05B33/08GK205566749SQ201620396097
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】陳豐, 朱皓, 黃智祺
【申請(qǐng)人】上海中認(rèn)尚科新能源技術(shù)有限公司