一种适用于新能源发电的buck型电源变换器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种适用于新能源发电的BUCK型电源变换器，包括：光伏阵列、风力发电机、蓄电池，以及功率调节电路，所述光伏阵列的输出直流电和风力发电机经过三相桥式整流单元后的直流电分别经过第一、第二开关管对蓄电池充电，所述功率调节电路适于采集蓄电池的电压、光伏阵列的输出电流和经过三相桥式整流单元后的输出电流，并输出多路PWM信号，其中，两路PWM信号分别连接至第一、第二开关管的控制端以实现光伏阵列和风力发电机对蓄电池进行充电控制。本实用新型通过功率调节电路产生相应的PWM信号对第一、第二开关管进行控制，最后通过电感、电容滤波后，实现了对光伏和风能所提供的直流电压进行分配，满足了风光互补的要求。
【专利说明】一种适用于新能源发电的BUCK型电源变换器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种适用于新能源发电的BUCK型电源变换器。
【背景技术】
[0002]太阳能和风能作为绿色清洁能源，在能源利用领域的比重越来越大。但是单一的光伏发电装置和风力发电装置具有一定的局限性。
[0003]例如白天太阳能充足，晚上风能充足；夏天太阳能充足，冬天风能充足，如何将太阳能和风能协调起来，将两种能量转换为电能，以提供一种高效的用于风光互补并网的发电BUCK型转换电源是本领域的技术难题。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种适用于新能源发电的BUCK型电源变换器，以实现对光伏阵列、风力发电机分别进行调节满足风光互补的需要。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种适用于新能源发电的BUCK型电源变换器，包括:光伏阵列、风力发电机、蓄电池，以及功率调节电路，所述光伏阵列的输出直流电和风力发电机经过三相桥式整流单元后的直流电分别经过第一、第二开关管对蓄电池充电，所述功率调节电路适于采集蓄电池的电压、光伏阵列的输出电流和经过三相桥式整流单元后的输出电流，并输出多路PWM信号，其中，两路PWM信号分别连接至第一、第二开关管的控制端以实现光伏阵列和风力发电机对蓄电池进行充电控制。
[0006]优选的，所述功率调节电路包括:检测单元，该检测单元采集蓄电池的实时电压，并通过相应电流传感器分别采集光伏阵列的输出电流和经过三相桥式整流单元后的输出电流，所述检测单元的输出端与AD模块的采集输入端相连，该AD模块与处理器模块相连以产生多路所述PWM信号，以实现对电流及电压采集，从而使处理器获得精确的电流和电压值。
[0007]优选的，所述功率调节电路包括:用于对蓄电池输出电压进行分压的串联分压电路，该串联分压电路的输出端与一隔离放大器相连，该隔离放大器通过二阶低通滤波器与电池监测芯片的AD采集端相连，以及所述检测单元还包括电流传感器，该电流传感器的输出端与电池监测芯片的电流输入端相连，所述电池监测芯片的输出端与AD模块的采集输入端相连，通过二阶低通滤波器使电路能更好的滤除因系统在高频切换下所造成的高频噪声。
[0008]优选的，所述处理器模块的各路PWM信号输出端与驱动电路相连，该驱动电路用于将放大后的相应PWM信号接入至第一、第二开关管的控制端，以进一步提高PWM信号对开关管的驱动能力。
[0009]优选的，所述三相桥式整流单元的输出端还通过第三开关管与一卸荷电路相连，所述第三开关管的控制端与驱动电路的一路PWM输出端相连，以免防止风机电压过高造成蓄电池过充和危害其他设备安全。
[0010]本实用新型的有益效果是，本实用新型通过功率调节电路产生相应的PWM信号对第一、第二开关管进行控制，实现了对光伏和风能所提供的直流电压进行分配，满足了风光互补的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0012]图1示出了一种适用于新能源发电的BUCK型电源变换器的原理框图；
[0013]图2示出了功率调节电路中电压采集部分的原理框图；
[0014]图3示出了功率调节电路中电流采集部分的原理框图。
[0015]图中:第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、隔离放大器U1、电池监测芯片U2。
【具体实施方式】
[0016]现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
[0017]一种适用于新能源发电的BUCK型电源变换器，考虑到新能源如风电，太阳能的能量具有波动性，所以在保证供电稳定的前提下，必须具有较宽的输入电压范围，以适应新能源的特性。本转换电源可接入直流(0-1000V)或交流电(0-690V)，输出直流电压范围(0-200V可调)，还有±12V，±15V可给传感器供电，该系统的输入范围可适应市面上大部分中小型风力发电机和光伏发电系统，同时系统还具有自动最大功率跟踪功能，能够实现对发电单元的有效控制。
[0018]图1示出了一种适用于新能源发电的BUCK型电源变换器的原理框图。
[0019]如图1所示，一种适用于新能源发电的BUCK型电源变换器，包括:光伏阵列、风力发电机、蓄电池，以及功率调节电路，所述光伏阵列的输出直流电和风力发电机经过三相桥式整流单元后的直流电分别经过第一、第二开关管对蓄电池充电，所述功率调节电路适于采集蓄电池的电压、光伏阵列的输出电流和经过三相桥式整流单元后的输出电流，并输出多路PWM信号(PWMl、PWM2、PWM3 )，其中，两路PWM信号(PWMl、PWM2 )分别连接至第一、第二开关管Ql、Q2的控制端以实现DC-DC降压调节及对蓄电池进行充电控制。
[0020]作为一种可选的实施方式，所述光伏阵列的输出直流电和风力发电机经过三相桥式整流单元后的直流电分别接入电容滤波后，再分别经过第一、第二开关管对蓄电池充电。
[0021]所述处理器模块采用单片机，例如PIC16F877A芯片。
[0022]所述功率调节电路包括:检测单元，该检测单元采集蓄电池的电压，并通过相应电流传感器分别采集光伏阵列的输出电流、经过三相桥式整流单元后的输出电流，所述检测单元的输出端与AD模块的采集输入端相连，该AD模块与处理器模块相连以产生多路所述PWM信号。可选的，所述处理器模块也可以采用含有AD采集功能的处理器芯片，以代替外置AD模块。
[0023]所述处理器模块的各路PWM信号输出端与驱动电路相连，该驱动电路用于将放大后的相应PWM信号(PWM1、PWM2)接入至第一、第二开关管Ql、Q2的控制端。
[0024]所述驱动电路采用IGBT驱动板。所述驱动电路可驱动300A/1700V以下的IGBT，驱动频率最大60KHz ;还具有输入电源极性保护、IGBT过流保护功能，同时保护报警输出与其它部分是电隔离的，每路均有故障指示灯。
[0025]作为检测单元的一种可选的实施方式。
[0026]图2示出了功率调节电路中电压采集部分的原理框图。
[0027]图3示出了功率调节电路中电流采集部分的原理框图。
[0028]所述功率调节电路包括:用于对蓄电池输出电压进行分压的串联分压电路，该串联分压电路由电阻Rl和电阻R2串联构成，所述串联分压电路的输出端与一隔离放大器Ul相连，该隔离放大器Ul通过二阶低通滤波器与电池监测芯片U2的AD采集端(Vad脚)相连，以及所述检测单元还包括电流传感器LEM，该电流传感器LEM的输出端与电池监测芯片U2的电流输入端(Vs+脚、Vs-脚)相连，所述电池监测芯片U2的输出端(DQ脚)与AD模块的采集输入端相连。
[0029]可选的，所述电流传感器例如但不限于采用电流型霍尔传感器(LA-400P)，利用此电流传感器可以提高噪声抵抗能力及增加电路稳定性。所述隔离放大器Ul例如但不限于采用AD210，所述电池监测芯片U2例如但不限于采用DS2438。
[0030]所述二阶低通滤波器采用由运算放大器(LM324)构成，并且通过二阶低通滤波器用来滤除因系统在高频切换下所造成的高频噪声。
[0031]所述三相桥式整流单元的输出端还通过第三开关管Q3与一卸荷电路相连，所述第三开关管Q3的控制端与驱动电路的一路PWM输出端相连。
[0032]本一种适用于新能源发电的BUCK型电源变换器的工作原理如下:太阳能经过光伏阵列的转换得到直流电，直流电经第一开关管Ql对蓄电池充电(可选的直流电经电容后通过第一开关管Ql对蓄电池充电)，同时风力发电机所发的电通过三相桥式整流后变为直流电通过第二开关管Q2对蓄电池进行充电。风机和太阳电池阵列的电量可由处理器模块发出的PWM波触发第一开关管Ql和第二开关管Q2的导通与关断来控制。蓄电池的充电电压及电流由相关传感器检测并经过A/D转换后送给处理器模块，由处理器模块依据控制流程和相关参数对蓄电池的充放电进行控制。当蓄电池电压充满或风机电压过高时通过第三开关管Q3进行卸荷，以免造成蓄电池过充和危害其他设备安全。
[0033]以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1.一种适用于新能源发电的冊(?型电源变换器，其特征在于，包括:光伏阵列、风力发电机、蓄电池，以及功率调节电路； 所述光伏阵列的输出直流电和风力发电机经过三相桥式整流单元后的直流电分别经过第一、第二开关管对蓄电池充电； 所述功率调节电路适于采集蓄电池的电压、光伏阵列的输出电流和经过三相桥式整流单元后的输出电流，并输出多路？II信号；其中 两路？丽信号分别连接至第一、第二开关管的控制端以实现光伏阵列和风力发电机对蓄电池进行充电控制。
2.根据权利要求1所述的一种适用于新能源发电的冊(?型电源变换器，其特征在于， 所述功率调节电路包括:检测单元，该检测单元采集蓄电池的实时电压，并通过相应电流传感器分别采集光伏阵列的输出电流和经过三相桥式整流单元后的输出电流，所述检测单元的输出端与仙模块的采集输入端相连，该仙模块与处理器模块相连以产生多路所述信号。
3.根据权利要求2所述的一种适用于新能源发电的冊(?型电源变换器，其特征在于，所述功率调节电路包括:用于对蓄电池输出电压进行分压的串联分压电路，该串联分压电路的输出端与一隔离放大器相连，该隔离放大器通过二阶低通滤波器与电池监测芯片的八0采集端相连，以及 所述检测单元还包括电流传感器，该电流传感器的输出端与电池监测芯片的电流输入端相连； 所述电池监测芯片的输出端与仙模块的采集输入端相连。
4.根据权利要求2所述的一种适用于新能源发电的冊(?型电源变换器，其特征在于，所述处理器模块的各路？丽信号输出端与驱动电路相连，该驱动电路用于将放大后的相应？丽信号接入至第一、第二开关管的控制端。
5.根据权利要求4所述的一种适用于新能源发电的冊(?型电源变换器，其特征在于，所述三相桥式整流单元的输出端还通过第三开关管与一卸荷电路相连， 所述第三开关管的控制端与驱动电路的一路？丽输出端相连。
【文档编号】H02J7/00GK204243827SQ201420727264
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】冯宾春, 张子皿 申请人:中国水利水电科学研究院