一種高速公路上風光并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制電路的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源發(fā)電技術(shù)領域，具體地是涉及一種高速公路上風光并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]今天，隨著不可再生的化石能源大量消耗，已有的不可再生能源儲備已經(jīng)到了臨界點，根據(jù)當前石油、天然氣和煤炭等的年消耗量，目前已經(jīng)探測的化石能源僅僅能夠維持人類消耗幾十年能源危機已成為一個讓各個工業(yè)發(fā)達國家提心吊膽而又無法回避的難題。也許，在可見的未來我們的生活會因為能源危機變得完全不同，在面對這個全球性的難題時，各國的答案也是相同的，那就是可再生能源。無污染可再生能源正在被全世界推崇，在各個行業(yè)中，越來越多的設備采用了可再生能源，而越來越多的新技術(shù)在加入到可再生能源的推廣中在此，我們注意到有些能源是可再生的，也是無污染的，那就是汽車經(jīng)過高速公路帶動空氣流動所形成的風能以及太陽能。小型風力發(fā)電機一般將風力發(fā)電機組發(fā)出的電能用儲能設備儲存起來(一般用蓄電池)，需要時再提供給負載(可直流供電，亦可用逆變器變換為交流供給用戶)，獨立運行的風力發(fā)電機組，又稱為離網(wǎng)型風力發(fā)電機組，是把風力發(fā)電機組輸出的電能經(jīng)蓄電池蓄能，再供給設備使用。如設備需要交流電，則須在蓄電池與用戶之間為加裝逆變器。但是眾所周知，高速公路上的風力資源具有不連續(xù)性，難以為設備提供穩(wěn)定連續(xù)的電能。而且在現(xiàn)有市場上出現(xiàn)的風力發(fā)電設備中，有許多發(fā)電設備不能提供工頻交流220V和380V，無法滿足道路交通控制信息設備的需要。
[0003]實現(xiàn)并網(wǎng)功能，必須要求并網(wǎng)逆變器的性能達到相應的指標要求。傳統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器中電流跟蹤控制誤差大，穩(wěn)定性差。因為風速的不穩(wěn)定性，從風力發(fā)電機發(fā)出的電電壓幅值和頻率波動較大，輸入到并網(wǎng)逆變器后會影響并網(wǎng)逆變器輸出的穩(wěn)定性。并且傳統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器技術(shù)還具有性能不夠高，可靠性能低，品種規(guī)格少，功能不多以及不適用于風光并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等問題。
[0004]因此，本發(fā)明的發(fā)明人亟需構(gòu)思一種新技術(shù)以改善其問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種不僅能夠提供穩(wěn)定連續(xù)的電能，并且能夠提高并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性的尚速公路上風光并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制電路。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]一種高速公路上風光并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制電路，與風力發(fā)電機以及太陽能光伏陣列的輸出端連接，風機和所述風力發(fā)電機連接，控制電路具體包括整流電路、控制器、逆變器控制器、逆變器主電路、濾波電路，風力發(fā)電機的輸出端通過電線與所述整流電路連接，所述整流電路和太陽能光伏陣列的輸出端與所述控制器連接，所述控制器將直流電分別發(fā)送給蓄電池、直流用電設備和所述逆變器主電路，所述逆變器主電路通過所述濾波電路后將工頻交流電發(fā)送給交流用電設備和所述逆變器控制器，所述逆變器控制器的輸出端與所述逆變器主電路連接。
[0008]其中所述逆變器主電路包括升壓斬波電路和逆變電路，所述升壓斬波電路包括電感L1、續(xù)流三極管T2、二極管D11、電容C12，電感LI與所述控制器的一個輸出端連接，續(xù)流三極管T2和電容C12與所述控制器的另一個輸出端連接，電感L1、續(xù)流三極管T2與二極管Dll的正極連接，電容C12與二極管Dll的負極連接。
[0009]所述逆變器控制器包括數(shù)據(jù)處理芯片、采集電路、用于驅(qū)動所述升壓斬波電路的第一驅(qū)動芯片和用于驅(qū)動所述逆變電路的第二驅(qū)動芯片，所述采集電路采集控制器輸出端的電壓和電流的幅值、逆變電路輸出端的輸出電流的頻率、相位和瞬時值以及交流用電設備處的電壓頻率、相位和瞬時值。
[0010]優(yōu)選地，所述控制器的電路結(jié)構(gòu)包括電解電容Cl、電容C2、場效應管Q1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、熔斷器Fl、二極管D7、二極管D8和控制芯片，所述太陽能光伏陣列的第一輸入端與二極管D8的正極連接，二極管D8的負極與熔斷器Fl連接；電解電容Cl與電容C2并聯(lián)后一端與熔斷器Fl連接，另一端與場效應管Ql的源極連接；場效應管Ql的棚極與控制芯片連接，場效應管Ql的漏極與電阻Rl連接，電阻Rl的另一端與熔斷器Fl連接；電阻R2與電阻R3串聯(lián)后與電阻R4并聯(lián)，電阻R2和電阻R4的一端與熔斷器Fl連接，電阻R3和電阻R4的一端與電阻R5連接，場效應管Ql的源極與電阻R5連接，電阻R5的另一端和控制芯片的輸出端均與蓄電池的負極連接，蓄電池的正極與熔斷器Fl連接。
[0011]優(yōu)選地，所述整流電路包括整流二極管D1、整流二極管D2、整流二極管D3、整流二極管D4、整流二極管D5、整流二極管D6，其中整流二極管Dl與整流二極管D2串聯(lián)，整流二極管D3與整流二極管D4串聯(lián)，整流二極管D5與整流二極管D6串聯(lián)；所述風力發(fā)電機的第一輸出端與整流二極管Dl的正極連接，所述風力發(fā)電機的第二輸出端與整流二極管D3的正極連接，所述風力發(fā)電機的第三輸出端與整流二極管D5的正極連接；整流二極管Dl的負極與整流二極管D3的負極和整流二極管D5的負極連接，整流二極管D2的正極與整流二極管D4的正極和整流二極管D6的正極連接。
[0012]優(yōu)選地，所述逆變電路為單相全橋逆變電路。
[0013]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理芯片為dsPIC30F3011數(shù)據(jù)處理芯片。
[0014]優(yōu)選地，所述驅(qū)動芯片為2SD106A1-17驅(qū)動芯片。
[0015]優(yōu)選地，所述控制芯片為SG3525電壓型脈寬調(diào)制芯片。
[0016]優(yōu)選地，所述濾波電路為LC濾波電路。
[0017]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少包括如下有益效果:
[0018]1.本發(fā)明所述的高速公路上風光并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制電路，通過在并網(wǎng)逆變器主電路內(nèi)部引入升壓斬波電路對整流后的電壓進行優(yōu)化則可解決風力發(fā)電機輸出電壓波動大所帶來的影響。對逆變器控制器結(jié)構(gòu)進行拓撲，并同時對控制策略進行優(yōu)化，提高了逆變器性能，使其更加適用于風光并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。同時通過數(shù)據(jù)處理芯片內(nèi)置的控制算法使并網(wǎng)逆變器中逆變橋輸入電壓穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，也可以在一定程度上提高風電并網(wǎng)逆變器的電壓穩(wěn)定性。通過運用優(yōu)化了控制算法、電路和改進了控制策略設計的適用于風光并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器，提高了風光并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。
[0019]2.本發(fā)明所述的高速公路上風光并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制電路，風力發(fā)電機輸出交流電，經(jīng)整流后變成直流電，同時和光伏陣列的直流電經(jīng)控制器的控制，對蓄電池進行充電?？刂破鞒丝刂骑L力發(fā)電機和太陽能光伏陣列對蓄電池的充電外，還包括對蓄電池向負載放電的管理。采用變速恒頻控制方式，發(fā)動機采用永磁同步風力發(fā)電機，不僅能夠提供穩(wěn)定連續(xù)的電能，并且能夠提高并網(wǎng)逆變器的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明所述的高速公路上風光并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制電路原理圖；
[0021]圖2為本發(fā)明所述的高速公路上風光并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制電路的部分電路圖；
[0022]圖3為本發(fā)明所述的高速公路上風光并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制電路的部分電路圖。
[0023]其中:1.風機，2.風力發(fā)電機，3.太陽能光伏陣列。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0025]如圖1至圖3所示，為符合本發(fā)明的一種高速公路上風光并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制電路，與風力發(fā)電機2以及太陽能光伏陣列3的輸出端連接，風機I和所述風力發(fā)電機2連接，控制電路具體包括整流電路、控制器、逆變器控制器、逆變器主電路、濾波電路，風力發(fā)電機2的輸出端通過電線與所述整流電路連接，所述整流電路和太陽能光伏陣列3的輸出端與所述控制器連接，所述控制器將直流電分別發(fā)送給蓄電池、直流用電設備和所述逆變器主電路，所述逆變器主電路通過所述濾波電路后將工頻交流電發(fā)送給交流用電設備和所述逆變器控制器，所述逆變器控制器的輸出端與所述逆變器主電路連接。
[0026]其中所述逆變器主電路包括升壓斬波電路和逆變電路，所述升壓斬波電路包括電感L1、續(xù)流三極管T2、二極管D11、電容C12，電感LI與所述控制器的一個輸出端連接，續(xù)流三極管T2和電容C12與所述控制器的另一個輸出端連接，電感L1、續(xù)流三極管T2與二極管Dll的正極連接，電容C12與二極管Dll的負極連接。采用boost升壓斬波電路可以實現(xiàn)最大功率跟蹤(MPPT)控制。其最終輸出電壓由所述逆變器控制器根據(jù)輸出的電流/電壓檢測信號反饋確認，控制工頻交流220V或380V電壓輸出。
[0027]所述逆變器控制器包括數(shù)據(jù)處理芯片、采集電路、用于驅(qū)動所述升壓斬波電路的第一驅(qū)動芯片和用于驅(qū)動所述逆變電路的第二驅(qū)動芯片，所述采集電路采集控制器輸出端的電壓和電流的幅值、逆變電路輸出端的輸出電流的頻率、相位和瞬時值以及交流用電設備處的電壓頻率、相位和瞬時值。由于采集電路為本領域技術(shù)人員的常規(guī)技術(shù)手段，故此處不再贅述。
[0028]由于高速公路上風速的不穩(wěn)定性，因而從風力發(fā)電機2發(fā)出的交流電的電壓是波動的，此交流電的頻率和幅值都是變化的。由于風力發(fā)電機2發(fā)出的電為波動的交流電，因而無法直接輸送給用戶或是送入電網(wǎng)，只有經(jīng)過風力發(fā)電并網(wǎng)逆變器的調(diào)制，使之成為220V/50