专利名称：高频链式风光互补控逆一体装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风光互补发电系统控制器技术领域，特别是一种高频链式风光互补控逆一体装置，所述高频链式风光互补控逆一体装置是指包含高频链DC/AC逆变器的风光互补发电系统控制器。
背景技术：
目前在我国还有许多偏远地区还没有实现电网供电，当地居民无法正常使用需要电网供电的各类照明器具及家用电器，制约了当地经济的发展和人民生活水平的提高，另外还有大量的野外作业需要使用的仪器设备，如果没有电网供电，也无法正常工作。在没有电网供电的情况下，风光互补发电技术作为一种理想的新能源供电技术，能够充分利用自然资源，绿色环保，是解决无电网供电地区供电问题的重要发展方向，以风光互补发电技术为基础的风光互补发电系统主要由风力发电机、光伏组件、控制器、蓄电池和负载等部分组成，其工作原理是，利用风能和太阳能的双重优点，通过风力发电机和光伏组件发出电能，通过蓄电池储存电能，通过控制器控制对蓄电池的充电、放电和对负载的输出。但是风光互补发电系统输出的是直流电，各类需要交流电供电的家用电器或仪器设备无法直接使用风光互补发电系统发出的电能。
实用新型内容根据现有技术存在的不足，本实用新型提供一种高频链式风光互补控逆一体装置，也即包含高频链DC/AC逆变器的风光互补发电系统控制器，能够将风光互补发电系统发出的电能直接应用于需要交流电供电的用电负载，满足在没有电网供电的情况下，各类家用电器及仪器设备的用电需求，体积小、重量轻，安全可靠性高。本实用新型的技术方案是一种高频链式风光互补控逆一体装置，其特征在于，包括主控制芯片、连接风力发电机的风能DC/DC变换器、连接光伏组件的光能DC/DC变换器，所述风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器均与蓄电池连接，还包括分别连接风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器及蓄电池的高频链DC/AC逆变器，所述主控制芯片分别与风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器以及高频链DC/AC逆变器双向连接，用于控制风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器、高频链DC/AC逆变器，将风力发电机和光伏组件发出的电能通过高频链DC/AC逆变器转换为交流电为负载供电，并将多余的电能储存于蓄电池中；当风力发电机和光伏组件发出的电能不能满足供电需求时，将蓄电池中储存的电能通过高频链DC/AC逆变器转换为交流电为负载供电。所述高频链DC/AC逆变器包括顺次连接的隔离型DC/DC变换电路、单向整流电路、换向逆变电路和滤波电路，所述隔离型DC/DC变换电路、换向逆变电路分别与主控制芯片连接。所述隔离型DC/DC变换电路为通过主控制芯片输出的正弦PWM调制信号进行控制的PWM DC/DC变换电路所述换向逆变电路为通过主控制芯片输出的周期信号进行控制的电压换向电路。所述隔离型DC/DC变换电路包括由4个功率开关管组成的桥式DC/DC变换电路，其输入端并联有滤波电容，输出端通过高频变压器连接由4个二极管组成的桥式整流电路，桥式整流电路的输出端连接由4个功率开关管组成的桥式换向逆变电路，桥式换向逆变电路经过由滤波电感和滤波电容组成滤波电路后输出交流电流；所述功率开关管的控制极均与主控制芯片连接。所述功率开关管为高频功率开关管，所述高频功率开关管为MOSFET管、IGBT管或SiC 管。所述单向整流电路的二极管为快速恢复二极管。所述连接风力发电机的风能DC/DC变换器、连接光伏组件的光能DC/DC变换器均为通过主控制芯片的控制信号，实现最大功率点跟踪控制的DC/DC变换电路。所述控制器还包括接口与通讯单元，所述接口与通讯单元与主控制芯片双向连接。所述主控制芯片为数字信号处理器芯片。本实用新型的技术效果本实用新型提供的一种高频链式风光互补控逆一体装置，也即包含高频链DC/AC逆变器的风光互补发电系统控制器，相比于现有技术的风光互补发电系统控制器，能够将风光互补发电系统发出的电能转换为交流电，直接应用于需要交流电供电的用电负载，满足在没有电网供电的情况下，各类家用电器及仪器设备的用电需求。本实用新型将高频链逆变技术应用于风光互补发电系统控制器中，使用高频变压器实现了电压调整和输入/输出的电气隔离，体积小、重量轻，使用安全，可靠性高；高频链逆变器中包含功率开关管的DC/DC变换电路通过主控制芯片输出的正弦PWM调制信号，实现PWM DC/DC变换，将直流电压变换为正弦波调制的脉动直流电压；高频链逆变器中包含功率开关管的换向逆变电路，通过主控制芯片输出的周期控制信号，实现了电压的换向输出；并且本实用新型通过主控制芯片控制连接风力发电机的风能DC/DC变换器、连接光伏组件的光能DC/DC变换器，实现了最大功率点跟踪控制，提高了对新能源的利用效率。
图I是本实用新型的高频链式风光互补控逆一体装置实施例的结构示意图。图2是本实用新型的高频链DC/AC逆变器的结构示意图。图3是本实用新型的闻频链DC/AC逆变器的电路拓扑结构不意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步说明。如图I所示，一种高频链式风光互补控逆一体装置，包括主控制芯片、连接风力发电机的风能DC/DC变换器、连接光伏组件的光能DC/DC变换器，所述风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器均与蓄电池连接，还包括分别连接风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器及蓄电池的高频链DC/AC逆变器，主控制芯片分别与风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器以及高频链DC/AC逆变器双向连接，用于控制风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器、高频链DC/AC逆变器，将风力发电机和光伏组件发出的电能通过高频链DC/AC逆变器转换为交流电为负载供电，并将多余的电能储存于蓄电池中；当风力发电机和光伏组件发出的电能不能满足供电需求时，将蓄电池中储存的电能通过高频链DC/AC逆变器转换为交流电为负载供电。本实用新型的控逆一体装置还包括接口与通讯单元，接口与通讯单元也与主控制芯片双向连接，通过计算机可以实现数据传输，进行集中控制与管理。如图2所示，为本实用新型控逆一体装置的高频链DC/AC逆变器的结构示意图。包括隔离型DC/DC变换电路、单向整流电 路、换向逆变电路和滤波电路，隔离型DC/DC变换电路的输出端连接单向整流电路的输入端，单向整流电路的输出端连接换向逆变电路的输入端，换向逆变电路的输出端连接滤波电路；隔离型DC/DC变换电路、换向逆变电路分别与主控制芯片连接；风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器及蓄电池输出的直流电经隔离型DC/DC变换电路、单向整流电路、换向逆变电路和滤波电路，转换为交流电流输出给用电负载。如图3所示，本实用新型的高频链式DC/AC逆变器的电路拓扑结构示意图。包括由4个功率开关管Ql Q4组成的桥式DC/DC变换电路，桥式DC/DC变换电路输入端并联有滤波电容CO，桥式DC/DC变换电路输出端通过高频变压器T连接由4个二极管Dl D4组成的桥式整流电路，桥式整流电路的输出端连接由4个功率开关管Q5 Q8组成的桥式换向逆变电路，桥式换向逆变电路经过由滤波电感L和滤波电容Cl组成滤波电路后输出交流电流；功率开关管的控制极均与主控制芯片连接。输入端的直流电压经电容CO滤波后，经过桥式DC/DC变换电路通过主控制芯片输出的正弦PWM调制信号调制，将直流电变换为正弦波调制的脉动直流信号；正弦波调制的脉动直流信号通过高频变压器的电压调整，进入二极管单向整流电路，经过整流电路整流后的高频整流信号，再经过桥式换向逆变电路，通过主控制芯片输出的周期信号进行控制，实现电压换向，变换为交流信号输出给负载。另外连接风力发电机的风能DC/DC变换器、连接光伏组件的光能DC/DC变换器，均通过主控制芯片控制，实现了最大功率点跟踪控制，以最大限度的利用风能和太阳能。本实用新型中的功率开关管为高频功率开关器件，可以是MOSFET管、IGBT管或SiC管；单向整流电路的二极管为快速恢复二极管，主控制芯片为先进的数字信号处理器
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权利要求1.一种高频链式风光互补控逆一体装置，其特征在于，包括主控制芯片、连接风カ发电机的风能DC/DC变换器、连接光伏组件的光能DC/DC变换器，所述风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器均与蓄电池连接，还包括分别连接风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器及蓄电池的高频链DC/AC逆变器，所述主控制芯片分别与风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器以及高频链DC/AC逆变器双向连接，用于控制风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器、高频链DC/AC逆变器，将风カ发电机和光伏组件发出的电能通过高频链DC/AC逆变器转换为交流电为负载供电，并将多余的电能储存于蓄电池中；当风カ发电机和光伏组件发出的电能不能满足供电需求吋，将蓄电池中储存的电能通过高频链DC/AC逆变器转换为交流电为负载供电。
2.根据权利要求I所述的高频链式风光互补控逆一体装置，其特征在于，所述高频链DC/AC逆变器包括顺次连接的隔离型DC/DC变换电路、单向整流电路、换向逆变电路和滤波电路，所述隔离型DC/DC变换电路、换向逆变电路分别与主控制芯片连接。
3.根据权利要求2所述的高频链式风光互补控逆一体装置，其特征在干，所述隔离型DC/DC变换电路为通过主控制芯片输出的正弦PWM调制信号进行控制的PWM DC/DC变换电路。
4.根据权利要求3所述的高频链式风光互补控逆一体装置，其特征在于，所述换向逆变电路为通过主控制芯片输出的周期信号进行控制的电压换向电路。
5.根据权利要求4所述的高频链式风光互补控逆一体装置，其特征在于，所述隔离型DC/DC变换电路包括由4个功率开关管组成的桥式DC/DC变换电路，其输入端并联有滤波电容，输出端通过高频变压器连接由4个ニ极管组成的桥式整流电路，桥式整流电路的输出端连接由4个功率开关管组成的桥式换向逆变电路，桥式换向逆变电路经过由滤波电感和滤波电容组成滤波电路后输出交流电流；所述功率开关管的控制极均与主控制芯片连接。
6.根据权利要求5所述的高频链式风光互补控逆一体装置，其特征在干，所述功率开关管为高频功率开关管，所述高频功率开关管为MOSFET管、IGBT管或SiC管。
7.根据权利要求5所述的高频链式风光互补控逆一体装置，其特征在干，所述桥式整流电路的ニ极管为快速恢复ニ极管。
8.根据权利要求I所述的高频链式风光互补控逆一体装置，其特征在于，连接风カ发电机的风能DC/DC变换器、连接光伏组件的光能DC/DC变换器均为通过主控制芯片的控制信号，实现最大功率点跟踪控制的DC/DC变换电路。
9.根据权利要求I所述的高频链式风光互补控逆一体装置，其特征在于，所述控制器还包括接ロ与通讯单元，所述接ロ与通讯单元与主控制芯片双向连接。
10.根据权利要求I至9之一所述的高频链式风光互补控逆一体装置，其特征在于，所述主控制芯片为数字信号处理器芯片。
专利摘要本实用新型提供一种高频链式风光互补控逆一体装置，能够将风光互补发电系统发出的电能直接应用于需要交流电供电的用电负载，满足在没有电网供电的情况下，各类家用电器及仪器设备的用电需求，体积小、重量轻，安全可靠性高。包括主控制芯片、连接风力发电机的风能DC/DC变换器、连接光伏组件的光能DC/DC变换器，风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器与蓄电池连接，还包括分别连接风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器及蓄电池的高频链DC/AC逆变器，主控制芯片分别与风能DC/DC变换器、光能DC/DC变换器以及高频链DC/AC逆变器双向连接。
文档编号H02J9/06GK202374014SQ20112055020
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者宋凤才, 常东来, 王宝珠, 王海龙 申请人:中科恒源科技股份有限公司