[发明专利]一种风光互补控制逆变一体机

说明书

技术领域

本发明涉及到风光发电领域，特别是涉及小型离网户用风光互补发电控制系统。

背景技术

在我国无电用户数量仍然很大，约有700万户，3000万人左右，60%以上的有电县严重缺电，而且大部分分布在西北等少数民族偏远地区。在远离电网的地区或区域，如部队的边防哨所、邮电通讯的中继站、公路和铁路的信号站、地质勘探和野外考察的工作站、偏远的农牧民都需要低成本、高可靠性的独立电源系统。

该项目属于风光互补领域，应用风能与太阳能时间和空间上的互补，使两种间歇性不稳定的能源有机结合起来供用户使用；该项目涉及的技术领域较为广泛，主要有风力发电技术、光伏发电技术、电力电子技术、系统集成技术、储能技术等。

目前市面上的小型风光互补发电设备，没有MPPT功能，而且因为硬件原因，无法同时利用风能和太阳能，导致浪费了很多能量。本设计装置可同时用太阳能和风能对蓄电池充电，极大提高了能源利用率。 

发明内容

本发明为风光互补控制逆变一体机，由整流电路、逆变电路、卸荷电路组成，具有完善的保护功能，以达到最大程度利用风能和太阳能，并为用户提供安全、可靠的工频交流电的目的。

本发明技术方案如下：

一种风光互补控制逆变一体机，包括MCU，所述一体机包括MPPT整流电路、逆变电路、卸荷电路；MPPT整流电路的输入端连接风力发电机和太阳能光伏板，输出端连接到蓄电池；逆变电路的输入端与蓄电池连接，输出端与交流负载连接；卸荷电路连接在蓄电池和MPPT整流电路的连接线上。

进一步的，所述逆变电路包括MCU、单相全桥电路、变压器和LC滤波电路；单向全桥电路的输入为蓄电池，输出通过LC滤波电路接到变压器；

所述卸荷电路包括功率管和卸荷电阻，所述功率管和卸荷电阻串联后的支路，与MPPT整流电路的正负极连接，所述卸荷电路的功率管由逆变电路的MCU控制开断；

所述MPPT整流电路包括MCU、三相不可控整流桥、两路buck-boost并联电路及驱动和保护电路；三相不可控整流桥的输入接太阳能光伏板和风力发电机，输出接两路buck-boost并联电路；驱动和保护电路分别与所述整流电路的MCU、所述卸荷电路的功率管相连接。

所述整流电路的MCU采集两路Buck-Boost并联电路的输出电压、电流，按照MPPT算法决定功率管PWM波的占空比，所述MPPT算法采用扰动观察法，具体步骤如下：

a、在设定时间间隔采集蓄电池电压、太阳能光伏板充电电流及风力发电机充电电流，并分别计算太阳能光伏板和风力发电机的输出功率，输出功率等于蓄电池电压乘以充电电流； 

b、分别改变两个Buck-Boost电路功率管的占空比，将扰动量与占空比相加，占空比改变则Buck-Boost电路的输出电压改变，意味着风力发电机或太阳能光伏板的输出功率改变；

c、用状态标志位C代表扰动方向，如后一时刻支路输出功率>前一时刻支路输出功率，证明扰动方向正确；C=0代表方向为正方向，扰动量为正值； C=1代表方向为负方向，扰动量为负值；

d、如后一时刻支路输出功率<前一时刻支路输出功率, 证明扰动方向错误，改变方向继续扰动，最终功率管的占空比会在某一值附近波动，太阳能光伏板和风力发电机的输出功率会在各自的最大功率点附近波动，但是波动程度很小。

进一步的，所述卸荷电路当蓄电池电压高于设定值1后，逆变电路的MCU对卸荷电路的功率管发出驱动信号，功率管开通，卸荷电阻接入；卸荷电路功率管驱动信号的占空比大小与蓄电池的电压成正比，占空比越大，功率管开通程度越大，消耗在卸荷电阻上的能量越多；当蓄电池电压高于设定值2，功率管占空比最大，功率管完全开通，卸荷电阻全部接入到整流电路的输出端。

本发明技术效果如下：

风光互补控制逆变一体机经过了各项测试，完全符合GB/T 19115.1-2003、GB/T 19115.2-2003、GB20321.2-2006-T、 GB20321.1-2006-T、《400v以下低压并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法》、GB/T 2423.1、GB/T 2423.2要求；当风速和阳光满足要求时，装置可将风力发电机和太阳能光伏板的输出整流为可为蓄电池充电的直流电，并具有MPPT功能；当蓄电池的电压超过额定时，设备具有卸荷保护蓄电池的能力；逆变电路可将蓄电池的直流电变换为220V、50Hz的交流电供用户使用，并具有稳压、限流等保护功能，可满足一般家用电器的使用。