[发明专利]一种充分利用风能和太阳能的接入系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风能和太阳能的接入系统，具体是指一种充分利用风能和太阳能的接入系统及其实现方法。

背景技术

目前，太阳能和风能已经在人们的生活中被广泛使用，由此衍生而来风光互补系统也备受人们的关注。根据可再生能源的使用方式来看，目前的风光互补系统大致分为以下三种使用方式：

第一种使用方式为图1所示的风能和太阳能的简单组合，即直接将风能通过风力发电机转换为电能，存储进蓄电池；同时，太阳能直接通过太阳能电池板转换为电能存储进蓄电池，然后再将蓄电池里的电能通过逆变器输出。该种使用方式结构非常简单，但是由于缺乏详细的数学计算模型，因此导致了风能和太阳能的利用效率低下，同时由于该种使用方式对蓄电池的容量要求较高，因此其制作成本和维护成本较高。加之系统对蓄电池使用频繁并进行不科学的充电，因此该蓄电池的使用寿命不长，不利用广泛推广和应用。

第二种使用方式为图2所示的依赖于电网的风光互补系统，即通过风力发电机和光伏组件将风能和太阳能转换为电能，再通过正弦逆变器对负载供电。如果风能和太阳能所能提供的能量大于负载所需要的能量，则直接由其提供给负载。如果风能和太阳能所能提供的能量小于负载所需的能量，则切换到电网供电以提供给负载能量。此种使用方式虽然去掉了蓄电池，降低了成本，提高了可靠性，但是，它没有最大限度的利用风能和太阳能。当风能和太阳能不足以提供负载的时候，系统便会切换到市电供电，此时太阳能和风能就没有被利用，因此其效率较低。

第三种使用方式为图3所示的并网型风光互补系统，即通过风力发电机和光伏组件将风能和太阳能转换为电能，再通过正弦逆变器将此电能转换为与电网同频同相等幅的正弦波交流电对负载供电，同时，将此交流电直接并接在电网上。如果风能和太阳能所能提供的能量大于负载所需要的能量，多余的电能将上传到电网。如果风能和太阳能所能提供的能量小于负载所需的能量，则从电网借电以提供负载。此种使用方式虽然成本较低、效率较高，但却不允许小型风光互补系统直接并网，因此不能被广泛推广和使用。

综上所述，目前人们仍未能寻找到一种供风光互补系统使用的最佳方式，且风能和太阳能的利用也非常不充分，不能满足人们节能的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服目前风光互补系统不能充分利用风能和太阳能的缺陷，提供一种结构较为简单、不仅能充分利用风能和太阳能，而且其性能非常稳定的一种充分利用风能和太阳能的接入系统。

本发明的另一目的是提供一种充分利用风能和太阳能的接入系统的实现方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种充分利用风能和太阳能的接入系统，主要由风力发电机、太阳能电池板、电网、以及蓄电池构成，所述的风力发电机经整流滤波电路I、DC-DC升压电路I后与二极管D1的正极相连接，太阳能电池板经最大功率跟踪电路、DC-DC升压电路II后与二极管D2的正极相连接，电网经自耦升压变压器、整流滤波电路II后与二极管D3的正极相连接，蓄电池与DC-DC升压电路II相连接；所述二极管D1的负极、二极管D2的负极及二极管D3的负极相互连接后再经智能控制逆变器与输出电路相连接，所述的DC-DC升压电路I、DC-DC升压电路II、电网、最大功率跟踪电路及蓄电池还均分别经系统接入电路后与智能控制逆变器相连接。

进一步地，所述的系统接入电路主要由正弦脉宽调制SPWM，与DC-DC升压电路I相连接的脉冲宽度调制PWM和AD转换器，与电网相连接的AD转换器，与最大功率跟踪电路相连接的脉冲宽度调制PWM，与DC-DC升压电路II相连接的脉冲宽度调制PWM和AD转换器，以及与蓄电池相连接的AD转换器构成；且所述的正弦脉宽调制SPWM、所有的脉冲宽度调制PWM及AD转换器均集成在一块芯片内部。

所述的智能控制逆变器由CPU，与所述正弦脉宽调制SPWM相连接的隔离驱动电路，分别与隔离驱动电路、输出电路、二极管D1、二极管D2及二极管D3相连接的H桥组成。

所述的输出电路由与H桥相连接的LC滤波电路、与LC滤波电路相连接的隔离采样电路构成。

一种充分利用风能和太阳能的接入系统的实现方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

(a)电网电压经自耦升压变压器和整流滤波电路II后，形成一个基准直流电压；

(b)太阳能电池板经最大功率跟踪电路后形成输入电压和输出电压，CPU通过比较该输入电压和输出电压进行最大功率点跟踪，并由DC-DC升压电路II将该输出电压升高，得到太阳能电池板的输出电压；