[实用新型]一种风光水互补发电系统控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种分布式可再生能源互补发电系统的控制装置，属于可再生能源技术领域。

背景技术

当前不可再生能源日渐枯竭，环境污染严重，需要开发各种形式的可再生替代能源。风、光、水由于储量丰富、清洁无污染的特点，成为理想的可再生替代能源。而单独的风、光以及微水力资源的间歇性和季节性，不能提供稳定连续的电能，需要开发各种形式的互补式能源发电系统及其控制器，充分利用它们在时间、季节上的互补性，提高系统供电的连续稳定。

我国微水力资源丰富，但有明显的季节性，特别是北方地区，在冬春季节，河流水量较小甚至结冰，导致很少或不能发电，不能提供连续稳定的电能，限制了微水力资源的利用。加入风光互补发电，一方面可以利用冬春季节风资源丰富的季节性优势，保证系统供电的连续性；另一方面，我国各地区的用电量呈现明显的季节性分布，夏秋用电量较大，加入风光互补发电，可以在夏秋季节缓解微水力的发电压力，保证系统供电的稳定性。在目前使用较多的风光互补发电系统中加入微水力发电，一方面可以更加充分的利用可再生能源；另一方面，微水力的发电功率较风光互补发电更加稳定，加入微水力发电，系统供电更加稳定可靠，且在一定程度上降低了发电成本。

为了更高效的利用风光水资源固有的互补特性，需要开发风光水互补发电系统控制装置，根据自然条件实时协调各发电设备的发电状态，进行合理的能量管理，为用户提供更高效连续稳定的电能。目前现有的风光水互补发电控制器，主要有以下不足：1)简单的将三种资源连接在一起，没有充分利用三种能源各自的特点，实现三种发电设备的发电效率同时最大化；2)使用蓄电池的端电压来估算剩余电量，判断蓄电池及系统的工作状态，但蓄电池的剩余电量不仅与蓄电池端电压有关，更与蓄电池充放电电流密切相关。随着蓄电池充放电电流的变化，特别是在充放电电流较大的情况下，蓄电池端电压已经不能准确的反映铅蓄电池的剩余电量，导致对系统工作状态的判断失误，使控制效果变差甚至失效；3)不能显示蓄电池的剩余使用时间，用户不能得到系统的运行状态，不能根据实际情况合理的安排用电时间；4)不能灵活的实现系统运行状态的远程监控，给需要对多个发电设备进行远程监控的中小型电场，以及需要系统发电数据的研究单位带来不便；5)仅根据蓄电池端电压对系统进行保护处理，电压大于设定值后就切除发电设备，使用蓄电池单独给负载供电，没有从系统整体的角度对系统进行工作状态判断，动态合理的调节各发电设备的工作状态，不能最大效率的利用可再生能源。

实用新型内容

鉴于以上开发需求及现有控制装置中的不足，本实用新型提供一种风光水互补发电系统控制装置，充分利用三种能源各自的特点，利用蓄电池剩余电量判断系统工作状态；从系统整体的角度动态合理的调节各发电设备的发电量，最大效率的利用可再生能源；使用LCD液 晶显示屏实时显示系统电量剩余使用时间；使用可插拔无线通讯电路灵活的实现系统远程监控。

本实用新型的技术方案是：

一种风光水互补发电系统控制装置包括：风力发电设备控制电路、微水力发电设备控制电路、太阳能发电设备控制电路、电压电流检测电路、电压频率测量电路、继电器驱动电路、MOSFET驱动电路、稳压电路、一个存储程序的单片机以及单片机外围电路；所述的风力发电设备控制电路和微水力发电设备控制电路分别包括电磁制动电路、整流滤波电路和BUCK电路，风力发电设备及微水力发电设备输出的电压电流分别通过电磁制动电路、整流滤波电路和BUCK电路后输入到直流母线；太阳能发电设备输出的电压电流直接通过BUCK电路输入到直流母线；从直流母线出来的电压电流分别经继电器后连接至逆变器、直流负载以及蓄电池；利用所述的电压电流检测电路分别检测风力发电设备控制电路和微水力发电设备控制电路中整流滤波电路与BUCK电路间的电压电流信号，同时检测太阳能发电设备输出的电压电流信号以及蓄电池的充放电电压电流信号，将检测到的四路电压电流模拟信号经AD转换后输入至单片机中；利用所述的电压频率测量电路分别测量风力发电设备以及微水力发电设备输出的交流电压频率，将电压频率测量电路的输出信号输入至单片机中；将单片机输出的脉冲宽度调制信号经MOSFET驱动电路后分别与风力发电设备、微水力发电设备以及太阳能发电设备控制电路中的BUCK电路的输入端相连接；将单片机输出的继电器控制信号经继电器驱动电路后与直流负载、逆变器以及蓄电池电路上的继电器相连接；利用所述的稳压电路将蓄电池的端电压稳压后分别为MOSFET驱动电路、继电器驱动电路、单片机及其外围电路供电。