本发明专利涉及新能源能量回馈供电系统，尤其涉及一种动感单车并离网供电系统。
背景技术：
随着国民经济的飞速发展，物质生活的不断提高，越来越多的人开始关心健康问题。人们纷纷走出家门，走进健身房。近年来动感单车受到广大群众的喜爱，随着环保、低碳生活理念的贯彻，可自发电的动感单车应运而生。现如今，国家大力推崇新能源、可再生能源的发展，健身发电作为一种新颖的能源产生方式受到了人们推崇，大大提高了人们健身的积极性。此外，光伏发电产业发展迅速。而人们在积极参与健身活动的同时，忽略了健身产生的大量动能被浪费，通过能量回馈并将其进行能量转化为电能加以利用，可节省数量可观的不可再生资源，大量减少温室气体的排放。
再此基础上，将健身设备所产生能量与太阳能电池板所产生的能量相结合，大大提高了能量的利用率和系统的稳定性。将健身发电与太阳能发电相结合成为当前分布式发电产业的一个新的发展方向。
当前，发电式动感单车发展迅速，但实际应用中，发电式动感单车所发电能仅供自身显示供电使用，多余电能白白损耗，对发电式动感单车所输出电能利用回馈成为目前发电式动感单车发展的燃眉之急。
技术实现要素：
发明目的：为克服现有技术不足，本发明目的提供一种将发电式动感单车产生电能与分布式光伏产生电能同时并网的既能够实现并网发电，又能实现离网供电的动感单车并离网供电系统。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种动感单车并离网供电系统，包括动感单车、传动装置、永磁发电机、整流滤波电路、dc/dc斩波稳压电路、并网逆变模块和离网逆变模块；所述动感单车、传动装置、永磁发电机、整流滤波电路和dc/dc斩波稳压电路顺次相接，并网逆变模块和离网逆变模块分别与dc/dc斩波稳压电路相接；并网逆变模块包括dc/dc变换型高频链并网逆变器；离网逆变模块包括与dc/dc斩波稳压电路顺次相接的蓄电池和离网dc/dc逆变电路。
上述并网发电系统与国家电网或交流负载连接，离网供电系统与直流负载或交流负载连接。
工作原理：本发明基于切换型供电原理，融合了并网发电和离网供电两种工作模式，动感单车使用时通过传动装置带动发电机转子旋转，永磁发电机输出电压、频率脉动的交流电，永磁发电机的输出送入整流滤波电路，整流后输出电压脉动直流电，然后再将该直流电输送到dc/dc斩波稳压电路，dc/dc斩波稳压电路在实现直流变压的同时还要对电路进行最大功率点跟踪；当电网工作正常时，并网逆变模块正常工作，将逆变得到的交流电并入国家电网或提供交流负载使用；当电网发生故障或停电检修时，通过离网逆变模块给蓄电池充电，蓄电池将储存的电能为直流负载供电或通过离网dc/ac逆变电路为交流负载供电。
所述整流滤波电路为单相桥式整流滤波电路；能将永磁发电机输出的交流电整流成电压脉动的直流电；当输入侧变压器次级线圈电压u2处于正半周时，整流二极管d1和整流二极管d3导通，电压u2通过整流二极管向电容c充电，同时向负载r放电，负半周原理以此类推；电容c起到平波作用，经过周而复始的充放电使得负载上的电压波动大大减小，得到近似于锯齿波的电压脉动直流电。
所述dc/dc斩波稳压电路和蓄电池之间设有防过充过放控制电路；能对蓄电池具有过压保护的作用。
上述防过充过放控制电路包括双向瞬变抑制二极管tvs、mcu主控器控制开关v1及其pmc驱动电路、控制开关v2及其pmc驱动电路，双向瞬变抑制二极管tvs在该电路中具有过压保护的作用，mcu主控器控制v1、v2的pmc驱动电路。当mcu主控器采集到的电压过低时，即蓄电池电压过低时，mcu主控器控制v2关断，不再提供直流负载输出，而是将电能全部提供蓄电池充电。当采集电压过高时，即蓄电池电压过高时，mcu主控器控制v1关断，输入不再给蓄电池充电，而是将全部电能提供直流负载使用，对蓄电池起到很好的防过充过放作用。
所述蓄电池和离网dc/ac逆变电路之间设有单相导电二极管；能在离网dc/ac逆变电路将直流电逆变为交流电为应急负载供电过程中防止电流逆流。
所述并网逆变模块还包括驱动电路、pwm控制器、电压互感器与电流互感器，dc/dc变换型高频链并网逆变器与驱动电路、pwm控制器顺次相接，
所述并网逆变模块还包括驱动电路、pwm控制器、电压互感器与电流互感器，dc/dc变换型高频链并网逆变器与驱动电路、pwm控制器顺次相接，电流互感器与电压互感器分别串、并联在dc/dc变换型高频链并网逆变器和pwm控制器之间；能通过电压互感器与电流互感器分别采集dc/dc变换型高频链并网逆变器输出电压、电流信号输送到pwm控制电路以控制逆变电路igbt的通断；dc/dc斩波稳压电路输出电压、电流作为反馈信号，控制igbt的通断频率，dc/dc斩波稳压电路将输出的稳定的直流电压输送到dc/dc变换型高频链并网逆变器，dc/dc变换型高频链并网逆变器将其逆变为220v/50hz的交流电，通过电压互感器与电流互感器对其输出电流、电压进行采样，从而对pwm控制器和驱动电路进行控制。
所述并网逆变模块还包括光伏组件和计量装置；dc/ac逆变电路输出和光伏组件输出均与计量装置相接；dc/dc变换型高频链并网逆变器输出交流电与光伏组件所产生的电能相并，并通过计量装置将逆变所得电能输送给电网。
优选，所述并网逆变模块还包括发射模块和gprs无线通信模块，计量装置通过发射模块外接gprs通信模块；能通过发射模块和gprs无线通信模块将计量装置的信息发送到上位机或手机app终端。
上述gprs无线通信模块连接远程控制端。
所述dc/dc变换型高频链并网逆变器包括由mosfet组成的前级高频逆变电路及其驱动电路、高频变压器t1、工频变压器t2、全波整流电路、由igbt组成的pwm逆变电路及其驱动电路、lc滤波电路、电流互感器ct和中央控制器；能将直流逆变为等占空比的高频方波电压，以便利用高频变压器t1进行变压和隔离，高频变压器体积小、重量轻，大大减小了逆变器的体积和质量，且实现输入与输出的电气隔离，然后再经过后级不可控二极管全波整流电路整流成所需电压等级的直流电；输出侧pwm逆变器将中间级直流电逆变为低频正弦交流电压经过lc滤波器滤波后经变压器反馈入工频电网。
所述传动装置为皮带传动的塔轮结构；能实现无级调速，并提高转速，带动永磁发电机转子旋转。
所述dc/dc斩波稳压电路上设有直流滤波电容；能缓解前后级能量变化并对前后级控制起到解耦作用。
上述dc/dc斩波稳压电路输出电压带有脉动，故需在其后设置一个具有足够容量的直流滤波电容。
有益效果：本发明能将动感单车产生动能进行能量回馈并转换为电能并入电网或离网使用，解决了动感单车所产生的能源浪费问题；能解决电机转速不同，电机输出电压、频率不稳定的问题；能解决传统逆变电路使用工频变压器造成逆变器体积大、质量重等缺点，减小了系统的损耗、成本，提高了系统的效率。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为并网发电系统结构示意图；
图3为离网发电系统结构示意图。
图4为单相桥式整流滤波电路原理图；
图5为dc/dc斩波稳压电路原理图；
图6为dc/dc换型高频链并网逆变器电路原理图；
图7为蓄电池的防过充过放电路原理图。
具体实施方式
实施例
如图1所示，一种动感单车并离网供电系统，包括动感单车、传动装置、永磁发电机、整流滤波电路、dc/dc斩波稳压电路、并网逆变模块和离网逆变模块；所述动感单车、传动装置、永磁发电机、整流滤波电路和dc/dc斩波稳压电路顺次相接，并网逆变模块和离网逆变模块分别与dc/dc斩波稳压电路相接；并网逆变模块包括dc/dc变换型高频链并网逆变器；离网逆变模块包括与dc/dc斩波稳压电路顺次相接的蓄电池和离网dc/ac逆变电路；整流滤波电路为单相桥式整流滤波电路；dc/dc斩波稳压电路和蓄电池之间设有防过充过放控制电路；蓄电池和离网dc/ac逆变电路之间设有单相导电二极管；并网逆变模块还包括驱动电路、pwm控制器、电压互感器与电流互感器，dc/dc变换型高频链并网逆变器与驱动电路、pwm控制器顺次相接，电流互感器与电压互感器分别串、并联在dc/dc变换型高频链并网逆变器和pwm控制器之间；并网逆变模块还包括光伏组件和计量装置；dc/ac逆变电路输出和光伏组件输出均与计量装置相接；并网逆变模块还包括发射模块和gprs无线通信模块，计量装置通过发射模块外接gprs无线通信模块；dc/dc变换型高频链并网逆变器包括由mosfet组成的前级高频逆变电路及其驱动电路、高频变压器t1、工频变压器t2、全波整流电路、由igbt组成的pwm逆变电路及其驱动电路、lc滤波电路、电流互感器ct和中央控制器；传动装置为皮带传动的塔轮结构；dc/dc斩波稳压电路上设有直流滤波电容。
如图2所示，人通过运动带动动感单车旋转，但由于人蹬车的速度较慢，需要通过传动装置，实现无级调速，并提高转速，带动发电机转子旋转；传送装置为皮带传动的塔轮结构；永磁发电机输出电压、频率脉动的交流电，所以要将发电机的输出送入整流滤波电路，整流后输出电压脉动直流电；然后再将该直流电输送到dc/dc斩波稳压电路，dc/dc斩波稳压电路在实现直流变压的同时还要对电路进行最大功率点跟踪；由于dc/dc斩波稳压电路输出电压带有脉动，故需在其后设置一个具有足够容量的直流滤波电容，该直流滤波电容可以缓解前后级能量变化并对前后级控制起到解耦作用；将对dc/dc斩波稳压电路输出电压、电流作为反馈信号，控制igbt的通断频率；dc/dc斩波稳压电路将输出的稳定的直流电压输送到并网dc/ac逆变电路，图中，并网dc/ac逆变电路即为dc/dc变换型高频链并网逆变器的电路，dc/dc变换型高频链并网逆变电路将其逆变为220v/50hz的交流电，通过电压互感器与电流互感器对其输出电流、电压进行采样，从而对pwm控制器和驱动电路进行控制；dc/dc变换型高频链并网逆变电路输出交流电与光伏组件所产生的电能相并，并通过计量装置将逆变所得电能输送给电网。
图3所示，图中，离网逆变器为离网dc/ac逆变电路；将整流滤波电路输出的12v直流电经过dc/dc斩波稳压电路给蓄电池充电，当电网发生故障或电网检修时，动感单车产生的电能和蓄电池存储的电能可直接供给直流负载使用，也可经过一个二极管输送至离网dc/ac逆变电路，离网dc/ac逆变电路将直流电逆变为交流电为应急负载供电。图中二极管的作用是为了防止电流逆流。
如图4、5所示，单相桥式整流滤波电路将永磁发电机输出的交流电整流成电压脉动的直流电，当输入侧变压器次级线圈电压u2处于正半周时，整流二极管d1和整流二极管d3导通，电压u2通过整流二极管向电容c充电，同时向负载r放电。负半周原理以此类推。电容c起到平波作用，经过周而复始的充放电使得负载上的电压波动大大减小，得到近似于锯齿波的电压脉动直流电；单相桥式整流滤波电路的负载输出电压u作为稳压斩波电路输入，当v导通时，电压源向电感l和电容c充电同时向负载r放电，当电容c容量足够大时，负载r上的输出电压保持恒定。当v关断时，电源u和电感l同时向电容c充电并为负载供电，负载输出电压为直流12v，单相桥式整流滤波电路在实现斩波稳压的同时还通过对输出的电压、电流采样，实现最大功率跟踪。
如图6所示，dc/dc变换型高频链并网逆变器包括由mosfet组成的前级高频逆变电路及其驱动电路、高频变压器t1、工频变压器t2、全波整流电路、由igbt组成的pwm逆变电路及其驱动电路、lc滤波电路、电流互感器ct及中央控制器。dc/dc斩波稳压电路输出直流12v作为mosfet组成的高频逆变电路输入，该逆变电路将直流逆变为等占空比的高频方波电压，以便利用高频变压器t1进行变压和隔离(高频变压器体积小、重量轻，大大减小了逆变器的体积和质量，且实现输入与输出的电气隔离)；然后再经过后级不可控二极管全波整流电路整流成所需电压等级的直流电；输出侧pwm逆变器将中间级直流电逆变为低频正弦交流电压经过lc滤波器滤波后经变压器反馈入工频电网。
如图7所示，防过充过放电路中tvs为双向瞬变抑制二极管，在防过充过放电路中具有过压保护的作用，mcu主控器通过控制v1、v2的pmc驱动电路，当mcu主控器采集到的电压过低时，即蓄电池电压过低时，mcu主控器控制v2关断，不再提供直流负载输出，而是将电能全部提供蓄电池充电。当采集电压过高时，即蓄电池电压过高时，mcu主控器控制v1关断，输入不再给蓄电池充电，而是将全部电能提供直流负载使用，对蓄电池起到了很好的防过充过放作用。
本发明基于切换型供电原理，融合了并网发电和离网供电两种工作模式，动感单车使用时通过传动装置带动发电机转子旋转，永磁发电机输出电压、频率脉动的交流电，永磁发电机的输出送入整流滤波电路，整流后输出电压脉动直流电，然后再将该直流电输送到dc/dc斩波稳压电路，dc/dc斩波稳压电路在实现直流变压的同时还要对电路进行最大功率点跟踪；当电网工作正常时，并网逆变模块正常工作，将逆变得到的交流电并入国家电网或提供交流负载使用；当电网发生故障或停电检修时，通过离网逆变模块给蓄电池充电，蓄电池将储存的电能为直流负载供电，或通过离网dc/ac逆变电路为交流负载供电。
本发明能将动感单车产生动能进行能量回馈并转换为电能并入电网或离网使用，解决了动感单车所发电能浪费问题；能解决电机转速不同，电机输出电压、频率不稳定的问题；能解决传统逆变技术工频变压器体积大、质量重等缺点，减小了系统的损耗、成本，提高了系统的效率。
本发明未提及的技术均为现有技术。