專利名稱：并網(wǎng)發(fā)電型風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器技術(shù)領(lǐng)域，特別是ー種并網(wǎng)發(fā)電型風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)現(xiàn)有的城市或農(nóng)村等公共照明路燈系統(tǒng)大都采用市電電網(wǎng)供電，耗電量較大，在當(dāng)今世界都處于能源短缺的情況下，尋找新能源，解決公共照明系統(tǒng)耗電量大問(wèn)題，也是ー項(xiàng)具有十分重要意義的工作。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)作為ー種理想的清潔新能源供電技木，已經(jīng)成為新能源產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向，以風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)為基礎(chǔ)的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)カ發(fā)電機(jī)、光伏組件、控制器、蓄電池和負(fù)載等部分組成，其工作原理是，利用風(fēng)能和太陽(yáng)能的雙重優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)風(fēng)カ發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出電能，通過(guò)蓄電池儲(chǔ)存電能，通過(guò)控制器控制對(duì)蓄電池的充電、放電和對(duì)負(fù)載的輸出。如果能將風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用 于采用市電供電的路燈照明系統(tǒng)，可以有效解決市電供電的路燈照明系統(tǒng)耗電量大的問(wèn)題，達(dá)到節(jié)能減排，緑色環(huán)保的目的。但是現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中，一般要配備專用蓄電池作為儲(chǔ)能元件，用于儲(chǔ)存風(fēng)カ發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出的多余電能，増加了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)安裝過(guò)程的復(fù)雜程度，并且由于專用蓄電池的價(jià)格一般比較昂貴，使現(xiàn)有的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的成本比較高。

實(shí)用新型內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提供ー種并網(wǎng)發(fā)電型風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器，能將風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)與市電電網(wǎng)并網(wǎng)，首先充分利用風(fēng)光這兩種新能源為負(fù)載(路燈)供電，并將多余的電能饋入市電電網(wǎng)，當(dāng)風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)的發(fā)電量不能滿足負(fù)載(路燈)正常工作的需要時(shí)，由市電電網(wǎng)對(duì)負(fù)載(路燈)進(jìn)行供電，既節(jié)省了市電電量又保證了負(fù)載(路燈)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性；并且風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)不需要配置專用蓄電池，降低了成本。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種并網(wǎng)發(fā)電型風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器，其特征在于，包括主控制芯片、連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器、連接路燈的負(fù)載DC/DC變換器以及能連接市電電網(wǎng)的可逆AC/DC變換器，所述路燈通過(guò)負(fù)載DC/DC變換器分別連接光能DC/DC變換器、風(fēng)能DC/DC變換器以及可逆AC/DC變換器；所述主控制芯片分別與光能DC/DC變換器、風(fēng)能DC/DC變換器、負(fù)載DC/DC變換器以及可逆AC/DC變換器雙向連接，用于控制風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器、負(fù)載DC/DC變換器、可逆AC/DC變換器，首先將風(fēng)カ發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出的電能為路燈供電，并將多余的電能饋入市電電網(wǎng)，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出的電能不能滿足路燈正常工作時(shí)，通過(guò)市電電網(wǎng)為路燈供電。所述可逆AC/DC變換器包括ー個(gè)由4個(gè)功率開(kāi)關(guān)管組成的全橋AC-DC整流/逆變電路，所述全橋AC-DC整流/逆變電路連接ー個(gè)由4個(gè)功率開(kāi)關(guān)管組成的全橋高頻DC-DC變換/整流電路，所述全橋高頻DC-DC變換/整流電路連接高頻變壓器的原邊，高頻變壓器的副邊連接一個(gè)由4個(gè)功率開(kāi)關(guān)管組成的全橋高頻DC-DC整流/變換電路；所述功率開(kāi)關(guān)管的控制極均與主控制芯片連接。所述全橋AC-DC整流/逆變電路、全橋高頻DC-DC變換電路采用脈沖寬度調(diào)制控制方式。所述交流輸入/輸出端與直流輸入/輸出端分別連接有濾波電感和濾波電容。所述功率開(kāi)關(guān)管為高頻功率開(kāi)關(guān)管，所述高頻功率開(kāi)關(guān)管為MOSFET管、IGBT管或SiC 管。所述連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器均為通過(guò)主控制芯片的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)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(shù)字信號(hào)處理器芯片。本實(shí)用新型的技術(shù)效果本實(shí)用新型提供的一種并網(wǎng)發(fā)電型風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器，相比于現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器，增加了能與市電電網(wǎng)連接的可逆AC/DC變換器，將風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)與市電電網(wǎng)相結(jié)合，對(duì)風(fēng)能、光能、市電綜合控制，首先對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏組件所發(fā)的電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，充分利用風(fēng)光這兩種新能源為負(fù)載(路燈)供電，在不亮燈或亮燈時(shí)都將所發(fā)的電除去亮燈需要外，將多余的電能全部直接饋入到市電電網(wǎng)，相當(dāng)于一個(gè)小型新能源發(fā)電系統(tǒng)，只有當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏組件的發(fā)電量不能滿足負(fù)載(路燈)正常工作的需要時(shí)，才切換到市電電網(wǎng)，用市電電網(wǎng)的電對(duì)負(fù)載(路燈)進(jìn)行供電，既節(jié)省了市電電量又保證了負(fù)載(路燈)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性；并且風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)不再需要配置專用蓄電池，降低了成本；同時(shí)還可利用峰谷電價(jià)政策，在白天用電高峰時(shí)，正是路燈系統(tǒng)用電量最小的時(shí)候，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)能將所發(fā)的電基本上直接饋入到市電電網(wǎng)，具有 很好的經(jīng)濟(jì)效益。另外本實(shí)用新型的控制器本身具備更強(qiáng)的自動(dòng)化和智能化控制功能，如光控、時(shí)控、人工控制等方式；特別是將本實(shí)用新型應(yīng)用于老舊照明系統(tǒng)的改造中，工程實(shí)施簡(jiǎn)單，改造工程量小。本實(shí)用新型增加的可逆AC/DC變換器，實(shí)現(xiàn)了電能在市電電網(wǎng)和直流輸出之間的雙向變換，在AC-DC變換時(shí)，在輸入端實(shí)現(xiàn)了 PWM整流，提高電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，再經(jīng)過(guò)通過(guò)高頻直流變壓器相互連接的高頻DC-DC變換電路和單向整流電路，變換為相應(yīng)負(fù)載所需要的穩(wěn)定的直流電壓；在進(jìn)行DC-AC變換時(shí)，直流輸入端由四個(gè)高頻功率開(kāi)關(guān)管組成的DC-DC全橋PWM變換電路，將直流電變換為正弦波調(diào)制的脈動(dòng)直流信號(hào)，通過(guò)高頻變壓器的傳遞，進(jìn)A DC-DC單向整流電路，再經(jīng)過(guò)DC-AC逆變電路，將直流電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻同相的交流電饋入電網(wǎng)；其中采用了高頻功率開(kāi)關(guān)技術(shù)，因而能夠使本實(shí)用新型的控制器最終達(dá)到體積小重量輕的效果。并且本實(shí)用新型通過(guò)主控制芯片控制連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器，實(shí)現(xiàn)了最大功率點(diǎn)跟蹤控制，提高了對(duì)新能源的利用效率。

[0016]圖I是本實(shí)用新型的控制器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的控制器的可逆AC/DC變換器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)ー步說(shuō)明。如圖I所示，一種并網(wǎng)發(fā)電型風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器，包括主控制芯片、連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器、連接路燈的負(fù)載DC/DC變換器以及能連接市電電網(wǎng)的可逆AC/DC變換器，路燈通過(guò)負(fù)載DC/DC變換器分別連接光能DC/DC變換器、風(fēng)能DC/DC變換器以及可逆AC/DC變換器；主控制芯片分別與光能DC/DC變換器、風(fēng)能DC/DC變換器、負(fù)載DC/DC變換器以及可逆AC/DC變換器雙向連接，用于控制
風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器、負(fù)載DC/DC變換器、可逆AC/DC變換器，首先將風(fēng)カ發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出的電能為路燈供電，并將多余的電能饋入市電電網(wǎng)，此時(shí)風(fēng)カ發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出的電能一方面通過(guò)負(fù)載DC/DC變換器為路燈供電，另ー方面可通過(guò)可逆AC/DC變換器，進(jìn)行DC-AC變換，將多余的電能饋入市電電網(wǎng)，若路燈不亮燈工作，則風(fēng)カ發(fā)電機(jī)和光伏組件所發(fā)的電能全部饋入市電電網(wǎng)，相當(dāng)于ー個(gè)小型新能源發(fā)電系統(tǒng)；當(dāng)風(fēng)カ發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出的電能不能滿足路燈正常工作時(shí)，通過(guò)市電電網(wǎng)為路燈供電，也即通過(guò)可逆AC/DC變換器，進(jìn)行AC-DC變換，用市電電網(wǎng)的電能為路燈供電；并且本實(shí)用新型根據(jù)路燈亮度的需要，可通過(guò)負(fù)載DC/DC變換器進(jìn)行調(diào)光，使電能達(dá)到最佳利用狀態(tài)。本實(shí)用新型的控制器還包括接ロ與通訊單元，接ロ與通訊單元也與主控制芯片雙向連接，通過(guò)計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)行集中控制與管理。另外連接風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器，均通過(guò)主控制芯片控制，實(shí)現(xiàn)了最大功率點(diǎn)跟蹤控制，以最大限度的利用風(fēng)能和太陽(yáng)能。如圖2所示，為本實(shí)用新型控制器的可逆AC/DC變換器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。包括一個(gè)由功率開(kāi)關(guān)管Ql Q4組成的全橋AC-DC整流/逆變電路，全橋AC-DC整流/逆變電路連接ー個(gè)由功率開(kāi)關(guān)管Q5 Q8組成的全橋高頻DC-DC變換/整流電路，全橋高頻DC-DC變換/整流電路連接高頻變壓器B的原邊，高頻變壓器B的副邊連接一個(gè)由功率開(kāi)關(guān)管Q9 Q12組成的全橋高頻DC-DC整流/變換電路；功率開(kāi)關(guān)管的控制極均與主控制芯片連接；在交流輸入/輸出端與直流輸入/輸出端分別連接有濾波電感和濾波電容。在進(jìn)行AC-DC的變換時(shí)，輸入端的單相交流電首先經(jīng)過(guò)濾波電容C和濾波電感L進(jìn)行濾波，再經(jīng)過(guò)由功率開(kāi)關(guān)管Ql Q4組成的全橋AC-DC整流電路，采用PWM脈沖寬度調(diào)制控制方式，輸出脈動(dòng)的高壓直流電流，再經(jīng)過(guò)由功率開(kāi)關(guān)管Q5 Q8組成的全橋高頻DC-DC變換電路，進(jìn)行高頻DC-DC變換，輸出的脈動(dòng)直流信號(hào)由高頻變壓器的初級(jí)側(cè)變換至次級(jí)側(cè)的直流電壓輸出電路，次級(jí)側(cè)的直流電壓輸出電路包括由功率開(kāi)關(guān)管Q9 Q12組成的全橋高頻DC-DC整流電路，進(jìn)行單向整流，再經(jīng)濾波電感LO和濾波電容CO濾波輸出穩(wěn)定的直流電壓，為負(fù)載供電；在進(jìn)行DC-AC的變換時(shí)，輸入端的直流電壓首先經(jīng)過(guò)濾波電容CO和濾波電感LO進(jìn)行濾波，再經(jīng)過(guò)由功率開(kāi)關(guān)管Q9 Q12組成的全橋高頻DC-DC變換電路，采用PWM脈沖寬度調(diào)制控制方式，輸出正弦波調(diào)制的脈動(dòng)直流信號(hào)，再經(jīng)過(guò)由功率開(kāi)關(guān)管Q5 Q8組成的全橋高頻DC-DC整流電路，進(jìn)行單向整流，最后經(jīng)由功率開(kāi)關(guān)管Ql Q4組成的全橋DC-AC逆變電路，采用脈沖寬度調(diào)制控制方式，輸出交流電，饋入市電電網(wǎng)。[0021]本實(shí)用新型中的主控制芯片為數(shù)字信號(hào)處理器芯片，功率開(kāi)關(guān)管為高頻功率開(kāi)關(guān) 管，可以是MOSFET管、IGBT管或SiC管；通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電壓等級(jí)的變換，并且使控制器的體積大大減小，重量大大減輕。
權(quán)利要求1.一種并網(wǎng)發(fā)電型風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器，其特征在于，包括主控制芯片、連接風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器、連接路燈的負(fù)載DC/DC變換器以及能連接市電電網(wǎng)的可逆AC/DC變換器，所述路燈通過(guò)負(fù)載DC/DC變換器分別連接光能DC/DC變換器、風(fēng)能DC/DC變換器以及可逆AC/DC變換器；所述主控制芯片分別與光能DC/DC變換器、風(fēng)能DC/DC變換器、負(fù)載DC/DC變換器以及可逆AC/DC變換器雙向連接，用于控制風(fēng)能DC/DC變換器、光能DC/DC變換器、負(fù)載DC/DC變換器、可逆AC/DC變換器，首先將風(fēng)カ發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出的電能為路燈供電，并將多余的電能饋入市電電網(wǎng)，當(dāng)風(fēng)カ發(fā)電機(jī)和光伏組件發(fā)出的電能不能滿足路燈正常工作時(shí)，通過(guò)市電電網(wǎng)為路燈供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的并網(wǎng)發(fā)電型風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器，其特征在于，所述可逆AC/DC變換器包括ー個(gè)由4個(gè)功率開(kāi)關(guān)管組成的全橋AC-DC整流/逆變電路，所述全橋AC-DC整流/逆變電路連接ー個(gè)由4個(gè)功率開(kāi)關(guān)管組成的全橋高頻DC-DC變換/整流電路，所述全橋高頻DC-DC變換/整流電路連接高頻變壓器的原邊，高頻變壓器的副邊連接ー個(gè)由4個(gè)功率開(kāi)關(guān)管組成的全橋高頻DC-DC整流/變換電路；所述功率開(kāi)關(guān)管的控制極均與主控制芯片連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的并網(wǎng)發(fā)電型風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器，其特征在于，所述全橋AC-DC整流/逆變電路、全橋高頻DC-DC變換電路采用脈沖寬度調(diào)制控制方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的并網(wǎng)發(fā)電型風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器，其特征在于，所述交流輸入/輸出端與直流輸入/輸出端分別連接有濾波電感和濾波電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的并網(wǎng)發(fā)電型風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器，其特征在于，所述功率開(kāi)關(guān)管為高頻功率開(kāi)關(guān)管，所述高頻功率開(kāi)關(guān)管為MOSFET管、IGBT管或SiC管。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的并網(wǎng)發(fā)電型風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器，所述連接風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器均為通過(guò)主控制芯片的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤控制的DC/DC變換電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的并網(wǎng)發(fā)電型風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器，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。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7之一所述的高頻鏈?zhǔn)斤L(fēng)光互補(bǔ)控逆一體裝置，其特征在于，所述主控制芯片為數(shù)字信號(hào)處理器芯片。
專利摘要本實(shí)用新型提供的一種并網(wǎng)發(fā)電型風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)控制器，能將風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)與市電電網(wǎng)并網(wǎng)，首先由風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)為路燈供電，并將多余的電能饋入市電電網(wǎng)，當(dāng)風(fēng)光發(fā)電量不能滿足路燈正常工作的需要時(shí)，由市電電網(wǎng)對(duì)路燈進(jìn)行供電，既節(jié)省了市電又保證了路燈正常工作；風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)不需要配置專用蓄電池，降低了成本。包括主控制芯片，與主控制芯片雙向連接的連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能DC/DC變換器、連接光伏組件的光能DC/DC變換器、連接路燈的負(fù)載DC/DC變換器以及能連接市電電網(wǎng)的可逆AC/DC變換器，路燈通過(guò)負(fù)載DC/DC變換器分別連接光能DC/DC變換器、風(fēng)能DC/DC變換器以及可逆AC/DC變換器。
文檔編號(hào)H05B37/02GK202425126SQ20112055020
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
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