一种微型风光互补供电电源及其供电方法与流程

本发明涉及电网技术领域，尤其是一种微型风光互补供电电源及其供电方法。

背景技术：

风光互补充电电源是利用太阳能光电板及风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组，当用户需要用电时，将蓄电池组中储存的直流电转变成交流电，通过输电线路送至用户负载处；风光互补充电电源在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷；目前，风光互补充电电源不能充分实时侦查太阳能及风能输入及输出的最大功率；无法对蓄电池及负载电压电流进行取样处理，从而控制太阳能风能升压或者降压，提高电源的稳定性；没有辅助供电电路对各电路提供稳定的工作电源；至今没有一款产品能很好的同时解决上述问题；为适应对一种微型风光互补供电电源的改造，满足既要实时取样处理太阳能、风能、蓄电池及负载的电压电流数据从而控制太阳能及风能得到稳定的输出，又要为各电路提供稳定的工作电源的目的，需要发明一种达到此目的的电源。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微型风光互补供电电源及其供电方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种微型风光互补供电电源，包括数据处理控制传输单元及与所述数据处理控制传输单元连接的太阳能支路及风能支路；所述太阳能支路包括太阳能输入单元及太阳能mppt升降压充电电路；所述风能支路包括风机输入单元及风机mppt升降压充电电路；所述数据处理控制传输单元分别采集所述太阳能支路及所述风能支路的电压电流数据，检测太阳能及风能的功率，控制所述太阳能mppt升降压充电电路及所述风机mppt升降压充电电路调整输出功率。

优选的，所述数据处理控制传输单元包括数据控制传输电路及与所述数据控制传输电路连接的取样处理电路；所述取样处理电路包括蓄电池取样处理电路与结构相同的太阳能取样处理电路、风机取样处理电路及负载取样处理电路。

优选的，所述太阳能输入单元包括太阳能电池板输入、太阳能防雷保护电路及太阳能反灌保护电路；所述太阳能电池板输入与所述太阳能防雷保护电路的输入端连接，所述太阳能防雷保护电路的输出端与所述太阳能反灌保护电路的输入端连接，所述太阳能反灌保护电路的输出端与所述太阳能mppt升降压充电电路连接，提供稳定的电压电流至所述太阳能mppt升降压充电电路；所述太阳能反灌保护电路及所述太阳能mppt升降压充电电路的输出端分别与所述太阳能取样处理电路连接，对太阳能输入及输出电压数据进行取样处理。

优选的，所述风机输入单元包括依次连接的风机输入、风机防雷保护电路、三相整流电流、风机高速刹车电路及风机反灌保护电路；所述风机反灌保护电路的输出端与所述风机mppt升降压充电电路连接，提供稳定的电压电流至所述风机mppt升降压充电电路；所述风机反灌保护电路及所述风机mppt升降压充电电路输出端分别与所述风机取样处理电路连接，对风能输入及输出电压数据进行取样处理。

优选的，还包括与所述数据处理控制传输单元连接的蓄电池单元；所述蓄电池单元包括蓄电池及与所述蓄电池的输入端连接的两个结构相同的蓄电池反灌降耗保护电路；所述太阳能mppt升降压充电电路及所述风机mppt升降压充电电路的输出端分别与所述蓄电池反灌降耗保护电路的输入端连接；所述蓄电池的输出端与所述太阳能mppt升降压充电电路包括的温度检测连接，所述蓄电池的输出端还分别与所述太阳能mppt升降压充电电路及所述风机mppt升降压充电电路包括的温度检测连接，对蓄电池电压及温度数据进行取样处理。

优选的，还包括与所述数据处理控制传输单元连接的负载单元；所述负载单元包括依次连接的放电保护电路、负载取样电路、防雷保护电路及负载；所述蓄电池的输出端与所述放电保护电路的输入端连接；所述负载取样电路及所述防雷保护电路的输出端分别与所述负载取样处理电路连接，对负载电压电流数据进行取样处理。

优选的，还包括辅助供电电路及与所述数据控制传输电路连接的通讯输出电路、存储电路、复位电路、数字温度传感器、烧录口及编程口；所述太阳能反灌保护电路及所述风机反灌保护电路的输出端分别与所述辅助供电电路的输入端连接，用于通过所述辅助供电电路给各电路提供工作电源。

优选的，所述太阳能mppt升降压充电电路及所述风机mppt升降压充电电路结构相同；所述太阳能mppt升降压充电电路包括分别与所述太阳能取样处理电路的输入端连接的太阳能输入取样电路及太阳能输出取样电路；所述风机mppt升降压充电电路包括分别与所述风机取样处理电路的输入端连接的风机输入取样电路及风机输出取样电路。

一种微型风光互补供电电源的供电方法，采集太阳能、风能、蓄电池及负载电压电流，将数据传输至数据控制传输电路；数据控制传输电路检测输出功率，控制太阳能mppt升降压充电电路及风机mppt升降压充电电路降压升压调整功率进行供电。

优选的，太阳能进行防雷保护及反灌保护至所述太阳能mppt升降压充电电路；风能进行防雷保护、整流处理、高速保护及反灌保护至所述风机mppt升降压充电电路；再分别进行反灌保护后，传输至蓄电池进行稳压保护及防雷保护，最后传输至负载。

本发明的优点和积极效果是：

1.本发明包括数据处理控制传输单元及与所述数据处理控制传输单元连接的太阳能输入单元、风机输入单元、太阳能mppt升降压充电电路、风机mppt升降压充电电路、蓄电池单元及负载单元；所述数据处理控制传输单元将所述太阳能输入单元、所述风机输入单元、所述太阳能mppt升降压充电电路、所述风机mppt升降压充电电路、所述蓄电池单元及所述负载单元的电压电流数据进行取样处理，再控制所述太阳能mppt升降压充电电路、所述风机mppt升降压充电电路控制供电，从而提高电源稳定性。

2.本发明还包括辅助供电电路及与所述数据控制传输电路连接的通讯输出电路、存储电路、复位电路、数字温度传感器、烧录口及编程口；所述太阳能反灌保护电路及所述风机反灌保护电路的输出端分别与所述辅助供电电路的输入端连接，用于通过所述辅助供电电路给各电路提供工作电源。

附图说明

图1是本发明的电路连接框图；

图2是本发明的太阳能输入单元电路连接示意图；

图3是本发明的风机防雷电路连接示意图；

图4是本发明的a相整流电路连接示意图；

图5是本发明的b相整流电路连接示意图；

图6是本发明的c相整流电路连接示意图；

图7是本发明的风机高速刹车电路及所述风机反灌保护电路连接图；

图8是本发明的太阳能mppt升降压充电电路连接示意图；

图9是本发明的太阳能输入取样电路连接示意图；

图10是本发明的风机mppt升降压充电电路连接示意图；

图11是本发明的风机输出取样电路连接示意图；

图12是本发明的蓄电池单元电路连接示意图；

图13是本发明的负载单元电路连接示意图；

图14是本发明的太阳能取样处理电路连接示意图；

图15是本发明的蓄电池取样处理电路连接示意图；

图16是本发明的数据控制传输电路连接示意图；

图17是本发明的存储电路及复位电路连接示意图；

图18是本发明的数字温度传感器、编程口及烧录口示意图；

图19是本发明的通讯输出电路连接示意图；

图20是本发明的辅助供电电路连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

如图1所示，一种微型风光互补供电电源包括数据处理控制传输单元及与所述数据处理控制传输单元连接的太阳能支路、风能支路、蓄电池单元及负载单元；所述太阳能支路包括太阳能输入单元及太阳能mppt升降压充电电路；所述风能支路包括风机输入单元及风机mppt升降压充电电路；所述数据处理控制传输单元将所述太阳能输入单元、所述风机输入单元、所述太阳能mppt升降压充电电路、所述风机mppt升降压充电电路、所述蓄电池单元及所述负载单元的电压电流数据进行取样处理，再控制所述太阳能mppt升降压充电电路、所述风机mppt升降压充电电路控制供电。

如图2、图8、图9所示，所述太阳能输入单元包括太阳能电池板输入、太阳能防雷保护电路及太阳能反灌保护电路；所述太阳能电池板输入通过jp1与所述太阳能防雷保护电路的输入端连接，所述太阳能防雷保护电路的输出端与所述太阳能反灌保护电路的输入端连接，所述太阳能反灌保护电路的输出端与所述太阳能mppt升降压充电电路连接；所述太阳能反灌保护电路的vin_bus+1端及所述太阳能mppt升降压充电电路的vbat+1端分别与所述太阳能取样处理电路的vin_bus+1端及vbat+1端连接；

具体实施时，太阳能电池板通过所述太阳能防雷保护电路及所述太阳能反灌保护电路进行防雷保护及反灌保护，输出稳定的电压电流信号至太阳能mppt升降压充电电路；所述太阳能mppt升降压充电电路对电压电流进行升压降压调节；且所述太阳能取样处理电路对太阳能的输入电压及输出电压数据进行取样处理。

如图3-7所示，所述风机输入单元包括风机输入、风机防雷保护电路、三相整流电流、风机高速刹车电路及风机反灌保护电路；所述风机输入通过jp2与所述风机防雷保护电路的输入端连接；所述三相整流电流包括结构相同的a相整流电流、b相整流电流及c相整流电流；所述风机防雷保护电路的v端、u端及w端分别与所述三相整流电路的v端、u端及w端连接；所述三相整流电路的输出端与所述风机高速刹车电路的输入端连接；

如图10、图11所示，所述风机高速刹车电路的输出端与所述风机反灌保护电路的输入端连接；所述风机反灌保护电路的输出端与所述风机mppt升降压充电电路连接；所述风机反灌保护电路的vin_bus+2端及所述风机mppt升降压充电电路的vbat+2端分别与所述风机取样处理电路的vin_bus+2端及vbat+2端连接；

具体实施时，风机输入通过所述风机防雷保护电路、所述三相整流电流、所述风机高速刹车电路及所述风机反灌保护电路对风能进行防雷保护、整流处理、高速保护及反灌保护，输出稳定的电流电压至所述风机mppt升降压充电电路对电压电流进行升压降压调节；且所述风机取样处理电路对风能的输入电压及输出电压数据进行取样处理。

如图8-14所示，所述太阳能mppt升降压充电电路及所述风机mppt升降压充电电路结构相同；所述太阳能mppt升降压充电电路包括分别与所述太阳能取样处理电路的输入端连接的太阳能输入取样电路及太阳能输出取样电路；所述风机mppt升降压充电电路包括分别与所述风机取样处理电路的输入端连接的风机输入取样电路及风机输出取样电路；

所述太阳能反灌保护电路的输出端与所述太阳能输入取样电路的输入端连接；所述太阳能输入取样电路的iin_1端与所述太阳能取样处理电路的iin_1端连接；所述太阳能输出取样电路的iout_1端与所述太阳能取样处理电路的iout_1端连接；

所述风机反灌保护电路的输出端与所述风机输入取样电路的输入端连接；所述风机输入取样电路的iin_2端与所述风机取样处理电路的iin_2端连接；所述风机输出取样电路的iout_2端与所述风机取样处理电路的iout_2端连接；

具体实施时，所述太阳能取样处理电路对所述太阳能输入取样电路及所述太阳能输出取样电路的太阳能输入电流及输出电流数据进行取样处理；所述风机取样处理电路对所述风机输入取样电路及所述风机输出取样电路的风能输入电流及输出电流数据进行取样处理。

如图12-15所示，所述蓄电池单元包括蓄电池及与所述蓄电池的输入端连接的两个结构相同的蓄电池反灌降耗保护电路；所述太阳能mppt升降压充电电路及所述风机mppt升降压充电电路的输出端分别与所述蓄电池反灌降耗保护电路的输入端连接；所述蓄电池的vbat+端与所述蓄电池取样处理电路的vbat+连接；所述蓄电池的输出端还分别与所述太阳能mppt升降压充电电路及所述风机mppt升降压充电电路包括的温度检测连接。

具体实施时，通过所述蓄电池反灌降耗保护电路进行反灌保护，将电流电压信号传输至所述蓄电池；所述太阳能mppt升降压充电电路及所述风机mppt升降压充电电路包括的所述温度检测对所述蓄电池的温度数据进行取样处理，所述蓄电池取样处理电路对所述蓄电池的电压数据进行取样处理。

所述负载单元包括放电保护电路、负载取样电路、防雷保护电路及负载；所述蓄电池的输出端与所述放电保护电路的输入端连接；所述放电保护电路的输出端与所述负载取样电路的输入端连接；所述负载取样电路的输出端与所述防雷保护电路的输入端连接；所述防雷保护电路的输出端与所述负载连接；所述负载取样电路的iout_3端及所述防雷保护电路的vload端分别与所述负载取样处理电路的iout_3端及vload端连接。

具体实施时，通过所述放电保护电路、所述防雷保护电路对信号进行稳压保护及防雷保护，传输稳定的电流电压至所述负载；所述负载取样处理电路对所述负载的电流电压数据进行取样处理。

如图14-16所示，所述数据处理控制传输单元包括及与所述数据控制传输电路连接的取样处理电路；所述取样处理电路包括蓄电池取样处理电路与结构相同的太阳能取样处理电路、风机取样处理电路及负载取样处理电路；所述太阳能取样处理电路的vin_bus+1端、vbat+1端、iin_1端及iout_1端分别与所述数据控制传输电路的39端、40端、15端及16端连接；所述风机取样处理电路的vin_bus+2端、vbat+2端、iin_2端及iout_2端分别与所述数据控制传输电路的41端、42端、17端及18端连接；所述蓄电池取样处理电路的vbat+端、所述负载取样处理电路的iout_3端及vload端分别与所述数据控制传输电路的34端、43端及44端连接；所述数据控制传输电路的47端分别与所述太阳能mppt升降压充电电路及所述风机mppt升降压充电电路的11端连接。

具体实施时，所述蓄电池取样处理电路、所述太阳能取样处理电路、所述风机取样处理电路及所述负载取样处理电路将采集的数据进行处理，传输至所述数据控制传输电路；所述数据控制传输电路控制所述太阳能mppt升降压充电电路、所述风机mppt升降压充电电路降压升压，从而控制供电。

如图16-20所示，所述数据控制传输电路的51端、52端、53端及54端分别与所述存储电路的1端、6端、2端及5端连接；所述数据控制传输电路的47端与所述复位电路的6端连接；所述数据控制传输电路的ds18b20端与所述数字温度传感器的ds18b20端连接；所述数据控制传输电路的72端、76端、77端、89端及90端分别与所述编程口及所述烧录口的tms端、tck端、tdi端、tdo端及ntrst连接；所述数据控制传输电路的68端与所述通讯输出电路的uart1_rtx端连接；所述太阳能反灌保护电路vin_bus+1端及所述风机反灌保护电路的vin_bus+2端分别与所述辅助供电电路的vin_bus+1端及vin_bus+2端连接；

具体实施时，通过所述存储电路及所述复位电路进行数据存储及在程序出错时进行复位，通过所述通讯输出电路、所述数字温度传感器、所述编程口及所述烧录口实现将数据传输至后台监控设备、温度采集及输入程序的功能；所述辅助供电电路通过芯片lm2596s-3.3v、lm2596s-5.0v及直流转换器tmr6-1212分别转换成3.3v、5.0v及5v隔离电源传输至各电路，用于辅助供电。

工作原理：

1.太阳能电池板输入进行防雷保护及反灌保护，输出稳定的电压电流信号至太阳能mppt升降压充电电路；风机输入进行防雷保护、整流处理、高速保护及反灌保护，输出稳定的电流电压至所述风机mppt升降压充电电路；

2.所述太阳能取样处理电路对太阳能的输入电压电流及输出电压电流数据进行取样处理；所述风机取样处理电路对风能的输入电压电流及输出电压电流数据进行取样处理。

3.所述蓄电池反灌降耗保护电路进行反灌保护，将电流电压信号传输至所述蓄电池；

4.所述太阳能mppt升降压充电电路及所述风机mppt升降压充电电路包括的所述温度检测对所述蓄电池的温度数据进行取样处理，所述蓄电池取样处理电路对所述蓄电池的电压数据进行取样处理。

5.所述放电保护电路、所述防雷保护电路对信号进行稳压保护及防雷保护，传输稳定的电流电压至所述负载；

6.所述负载取样处理电路对所述负载的电流电压数据进行取样处理。

7.所述蓄电池取样处理电路、所述太阳能取样处理电路、所述风机取样处理电路及所述负载取样处理电路将采集的数据进行处理，传输至所述数据控制传输电路；

8.所述数据控制传输电路控制所述太阳能mppt升降压充电电路、所述风机mppt升降压充电电路降压升压，从而控制供电；

9.所述存储电路及复位电路进行数据存储及在程序出错时进行复位；所述通讯输出电路、所述数字温度传感器、所述编程口及所述烧录口实现将数据传输至后台监控设备、温度采集及输入程序的功能；

10.所述辅助供电电路通过芯片lm2596s-3.3v、lm2596s-5.0v及直流转换器tmr6-1212分别转换成3.3v、5.0v及5v隔离电源传输至各电路，用于辅助供电。

本发明包括数据处理控制传输单元及与所述数据处理控制传输单元连接的太阳能输入单元、风机输入单元、太阳能mppt升降压充电电路、风机mppt升降压充电电路、蓄电池单元及负载单元；所述数据处理控制传输单元将所述太阳能输入单元、所述风机输入单元、所述太阳能mppt升降压充电电路、所述风机mppt升降压充电电路、所述蓄电池单元及所述负载单元的电压电流数据进行取样处理，再控制所述太阳能mppt升降压充电电路、所述风机mppt升降压充电电路控制供电，从而提高电源稳定性；本发明还包括辅助供电电路及与所述数据控制传输电路连接的通讯输出电路、存储电路、复位电路、数字温度传感器、烧录口及编程口；所述太阳能反灌保护电路及所述风机反灌保护电路的输出端分别与所述辅助供电电路的输入端连接，用于通过所述辅助供电电路给各电路提供工作电源。

需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。