[发明专利]阶梯式微风储能装置

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器的储能领域，尤其涉及一种适合于风电机在微风下发电的阶梯式微风储能装置。

背景技术

对于并网型风电机组而言，风速的不稳定会导致发电机的发电量不稳定（其中包括电压幅值与频率等问题），进而使电网的质量下降。为了克服这种缺陷，人们在机组的结构方面做了各种改进，目前已形成了定速风电机组、变速风电机组、双馈感应发电机、带全额变频器的感应发电机等机组。虽然这些方法能够在一定程度上解决风电机入网的不稳定性，但在低于风速阈值时无法运行。独立运行的风电机组的电量，无论是先通过整流滤波后给蓄电池充电，再给直流负载供电，还是经过逆变技术将直流电变为交流电后再给交流负载供电，当风电机发出的电压低于蓄电池的电压时是不能给电池充电的，即此时的风能是不能被利用的。因此，设计一种阶梯式微风储能装置，使之具有原理结构简单方便，充电电压低，充电速度快并且价格合理的特点，使其尽快转化为生产力、形成真正实用的产品，对推动风能的普及利用，提高风能的利用率具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供一种阶梯式微风储能装置，可解决当风电机的输出电压低于蓄电池两端的电压时不能充电的缺点，实现了风电机的微风发电，达到提高风能利用率的目的。   

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

本发明的阶梯式微风储能装置由电容充电主电路、超级电容器、电容电压检测电路、电容充电控制电路、蓄电池充电控制电路、风电机和蓄电池构成。

电容充电主电路与风电机和超级电容器相连接，电容电压检测电路与超级电容器及电容充电控制电路连接，电容充电控制电路与电容充电主电路连接，蓄电池充电控制电路与超级电容器和蓄电池相连接。

所述的超级电容器的型号为630F/2.5V，而最终是给12V蓄电池充电，所以需要6个相同的电容器相串联才能给蓄电池充电，而每个电容的充电主电路以及充电控制电路都是相同的。

所述的电容充电主电路由光电耦合器、场效应管、二极管、PNP型三极管、电阻组成。

所述的电容充电控制电路由单片机、光电耦合器、NPN型三极管、电阻组成。

所述的蓄电池充电电路由继电器、稳压二极管、NPN型三极管、电阻组成。

由于超级电容器在整个工作过程中始终是串联的，所以为了检测每个电容的电压，就需要与电容一样数量的电容电压检测电路与每个电容器并联，而电容充电控制电路只有一个电位参考点，所以为了将每个电容两端的电压变化转换到这个参考点上，就需要在电容充电控制电路与电容电压检测电路之间连接光电耦合器，实现电位之间的转换。

本发明通过对超级电容器的逐个充电，然后再将电容器进行串联组合来使其两端电压达到蓄电池的充电电压，实现了风电机在微风下能量的存储，达到降低充电门槛的目的，扩宽风电机对风能的利用范围，提高其对风能的利用率。

本发明通过对超级电容器逐个充电然后再串联组合来实现降低充电门槛的目的。风电机通过电容充电主电路给超级电容器充电，当超级电容器两端电压达到设定值时，电容电压检测电路将信号传给电容充电控制电路，控制电路对此信号进行分析处理后输出控制信号给电容充电主电路，关闭此时的电容充电主电路打开下一个电容充电主电路，以此类推逐个对超级电容器进行充电。一般情况下超级电容通过蓄电池充电控制电路对蓄电池充电，当蓄电池两端的电压高于最大允许值时切断蓄电池充电电路，实现对蓄电池的保护。

由于光伏板的额定最大电流较风电机小，所以本发明只要增加相应的限流装置即可用于光伏发电的储能，从而实现光伏板在阴雨天气或傍晚光线不足时的储能，增加了光伏板对太阳能的利用率。

附图说明

图1是本发明阶梯式微风储能装置原理图。

图2是本发明阶梯式微风储能装置电路图。

图中：1、电容充电主电路，2、超级电容器，3、电容电压检测电路，4、电容充电控制电路，5、蓄电池充电控制电路，6、风电机，7、蓄电池。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

如图1所示，本发明的阶梯式微风储能装置由电容充电主电路1、超级电容器2、电容电压检测电路3、电容充电控制电路4、蓄电池充电控制电路5、风电机6和蓄电池7构成。电容充电主电路1与风电机6和超级电容器2相连接，电容电压检测电路3与超级电容器2及电容充电控制电路4连接，电容充电控制电路4与电容充电主电路1连接，蓄电池充电控制电路5与超级电容器2和蓄电池7相连接。