[实用新型]风力、太阳能发电专用控制逆变器

说明书

本实用新型涉及一种风力、太阳能发电专用的控制逆变装置。

作为风力、太阳能发电专用的控制逆变器，要求其既具有一般充电控制器和逆变器在结构和性能上的共性：即其空载功耗小、输出频率稳定、负载能力强、逆变效率高、充放电同步等。同时还必须面对并能适应大自然的变化无常，也就是说，无论是风和日丽或是狂风大作均能使控制逆变器的工作状态保持正常并具有风光互补性。其次，蓄电池作为贮能设备，其工作状态的好坏直接影响到整个装置寿命的长短，必须增加对蓄电池的保护功能，即当蓄电池电压降止终止电压时，必须自动停止放电，待能量得到补充时方可继续使用，当蓄电池克至满容量时，又必须停止充电，而现有的风力、太阳能控制逆变装置均缺少这方面的保护措施。此外，作为风力、太阳能控制逆变装置的输出波形还必须具备相对的稳定性，即应提高输出波形的带载能力。

本实用新型的目的是，提出一种集充放电控制与逆变控制于一体的风力、太阳能发电专用控制逆变器。

实现本实用新型的技术方案如下，它由整流电路、隔离电路、充电控制电路、贮能蓄电池、过压保护电路、逆变控制电路、欠压保护电路、功率输出电路、电压提升电路组成，其结构特征在于，a)上述充电控制电路通过引入与贮能蓄电池的最高及最低基准电压相比较的回差控制电路，还与分流负载相接，b)它还包括输出波形校正电路，所述的输出波形校正电路是由，接于贮能蓄电池和逆变控制电路之间的直流稳压电路、50Hz衡频信号源及倒相电路，和接于电压提升电路与逆变控制电路之间的取样放大电路和脉宽调制电路组成，

本实用新型的特点和积极效果如下，

(1)采用分流负载及回差控制、过压、欠压保护电路，使本系统工作安全、可靠，能有效避免发电机及贮能蓄电池的过早损坏。

(2)驱动脉冲限宽，保证两路信号不重叠；尖峰吸收网络、过压、欠压保护电路、电容偶合、交流推动输出功率级，这些措施有效地提高了电路的可靠性。

(3)变压器采用抽头式接法，使推动电流成为逆变电流的一部分，并选用低耗元器件，从而使系统效率大为提高。

(4)通过输出电压取样及放大电路来形成负反馈，以控制脉冲宽度调制，使输出电压在不同的负载下保持稳定。

(5)充电控制和逆变控制有机地结合，使最大限度地利用了自然风力和太阳能资源。

(6)各电路板块(控制和指示电路使用一块板，功放部分使用一块板)独立设计、安装，最大限度地减少内部连线。这使整个装置的生产、维修极为方便快捷。

以下结合附图对本实用新型作进一步说明，

图1是本实用新型的电路方框图，

图2是本实用新型实施例的电路图。

如图1所示，本实用新型的工作原理为：

风力发电机发出的三相交流电，经过[三相整流]及[隔离电路]经[充电控制]向[贮能蓄电池]充电，太阳能光电设备发出的直流电经[隔离电路]和[充电控制]也向[贮能蓄电池]充电。当[贮能蓄电池]充足时，[过压保护]电路启动，通过[充电控制]电路使[分流负载]工作，不再向[贮能畜电池]充电。当[贮能蓄电池]能量降到一定值时，[分流负载]停止工作，继续向[贮能蓄电池]充电。用电时，[贮能蓄电池]经[逆变控制]、[隔离电路]、[功率输出]、[电压提升]向[用户负载]供电，当[贮能蓄电池]电压降至终止电压时，[欠压保护]电路工作，逼使逆变工作停止，只有当[贮能蓄电池]能量得到补充且超过终止电压时方可重新开机供电。[直流稳压]电路从[贮能蓄电池]产生9～12v直流电源，为[50Hz衡频信号源]提供电源，[50HZ衡频信号源]产生50HZ衡频方波，[取样放大]电路从输出电压取样，经[脉宽调制]自动控制输出电压值的稳定。[过载限流]电路限制电路的最大电流，保证其它机械部分的安全。[吸收网络]对输出波形杂波进行吸收，保护[功率输出]级及变压器的安全。

电路：

如图2所示：太阳能光电池所输出的直流电，经“隔离”二级管D6向贮能蓄电池充电，另一路，由风力发电机输出的三相交流电经由D20～D25组成的三相桥式整流器整流后，变成单相直流电向贮能蓄电池充电，在这里D20～D25所组成的整流桥还具有防止贮能蓄电池向发电机反供电的隔离作用。同时与贮能蓄电池连接的由R5、DW1、DW2、BG1、BG2组成的充电控制回路对贮能蓄电池的端电压进行检测。当贮能蓄电池的端电压低于充满时的31V时，即低于DW1+DW2=31V的导通电压时，DW1、DW2截止；BG2因无基级电流而截止，BG1基级高电平反偏截止，使[断电器]不动作，充电电源全部流向贮能蓄电池。一旦贮能蓄电池充足，其端电压升高至31V时DW1、DW2导通，BG1、BG2由截止变为导通J吸合，其常开接点JK接通分流负载，使充电电流分流，当BG1导通以后，使由DW1、DW2组成的检测取样电路的导通电压由31V变为27V。(此值为贮能蓄电池充足后，分流卸荷后的恢复值)当贮能蓄电池的端电压由于分流卸荷而降低到正常值27V时，DW2由导通变为截止，BG2又截止，BG1的基级电平由低变高而截止，J断开，分流负载停止分流，同时由R4发光二板管组成的过压指示灯也熄灭，贮能蓄电池处于正常的充电状态，当贮能蓄电池电压达到31V时又自动重复上述过程，使贮能蓄电池端电压始终保持在27-31V之间的正常状态，同时也使发电机不会因为贮电损坏或其它原因而无负载运行，DW1+DW2决定分流卸荷的动作值，DW2为恢复值，此电路有效地保证了二值之间的回差(4V)，使断电器J不会出现在动作值附近来回振荡的现象。逆变器的功率级由BG5、BG7、BG8、BG9四只晶体管组成一推挽电路，R11～R16为功率级的反馈及偏值电阻，变压器初级绕组的中心抽头连接正极端电源(电池正)另四端抽头分别接到相应的晶体管集电板推动管BG5、BG8，功率管BG7、BG9)，功率管把初级绕组交替地通断到地，D4、D5为BG7、BG9的保护二板管，由C6、R14、C17及功率管发射极磁环组成尖峰吸收电路(R14为快速响应的压敏电阻)，以防高压尖峰损坏功放管，功率及推动级的控制电压来自振荡器IC1,IC1输出的50HZ方波信号分为2路，一路经R20、D7、R22送至IC2c整形调宽，另一路经R21,IC2a倒相后经D8、R23、R24送至IC2c整形调宽，在这里由R25、R26决定两路信号不能互相重叠。由BG10完成脉宽调制，即输出稳压过程，如下所述：输出电压的变化经R41、D19、R42、W整流后送BG14放大，经R44到脉宽控制管BG10基极，此电压升高则BG10内阻减少，使IC2b、IC2c的输出脉宽变窄，220V的输出电压降低时则情况变化相反，因此脉冲的宽度决定输出电压的高低，从而使输出电压保持相对的稳定，IC2b、IC2c输出的两路互补，50HZ信号分别经C10、C11隔直后，送到BG11、BG12放大，放大后的信号经由D14、D15分别驱动两路功率级BG5、BG7和BG8、BG9交替工作在开关状态之下，BG13为逆变控制器的电子开关，C12、D16为延时启动电路，由IC2d等组成的欠压过载保护控制。当贮能蓄电池电压低于21V时，DW3、BG4截止，50HZ信号经R6、R7使可控硅导通，正电源经R8、D3和可控硅后加到C点使BG13导通，将驱动信号对地短路，使功率级停止工作，当贮能蓄电池电压升高到正常值并从新启动逆变过程时才开始工作，由R18、R37、C14组成电流取样电路，当过流而使G点电压升高时，此电压经IC2d放大与由R36、R40组成的参考电压比较后，如果G＞F,IC2d输出高电平，通过D16、R32使BG13导通，逆变停止，同时由于R35的正反馈，使此状态不可自动解除，到工作电源减少，并重新启动时才工作，D17为过载指示灯。DW4、R29为整个控制电路提供稳定的工作电源，C12、D16组成的延时启动电路，以保证功率级在信号输出及控制回路工作稳定后才投入工作，避免被不良波形推动而损坏。