风光互补路灯双通道控制器及led控制系统电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种风光互补路灯双通道控制器及LED控制系统电路，双通道控制器包括：风机整流模块，其连接于斩波模块、风机MPPT模块，该风机MPPT模块连接于风机电压检测模块、风机电流检测模块、风机卸荷单元，风机MPPT模块接有充电开关Q3；光伏整流模块，其接于光伏MPPT模块，该光伏MPPT模块接于光伏电压检测模块、光伏电流检测模块、光伏卸荷单元，光伏MPPT模块接有充电开关Q4；接于蓄电池组W和LED路灯及控制单元的放电开关Q5；接于蓄电池组S和LED路灯及控制单元的放电开关Q6，LED控制系统电路参见说明书。本实用新型既能让风机在低风速高效发电，又避免了风电和光电给蓄电池充电产生的钳制效应，最大程度利用了能源，给风光互补LED路灯系统运行带来更高可靠性。
【专利说明】
风光互补路灯双通道控制器及LED控制系统电路
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种风光互补路灯双通道控制器及LED控制系统电路。
【背景技术】
[0002]风光互补路灯是一个新兴的新能源利用领域，其利用风能和太阳能进行供电的智能路灯，同时还兼具了风力发电和太阳能发电两者的优势，它不仅能为城市照明减少对常规电的依赖，也为农村照明提供了新的解决方案。
[0003]风光互补路灯是风光互补离网系统的一个应用，目前市场上的风光互补路灯，主要配置为:风力发电机组、太阳能光伏组件、风光互补控制器，路灯控制器、蓄电池组、灯杆和附件等。其工作原理为:风能转化为机械能利用自然风作为动力，风轮吸收风的能量，带动风力发电机旋转，把风能转变为电能，经过控制器的整流，稳压作用，把交流电转换为直流电，向蓄电池组充电并储存电能。利用光伏效应将太阳能直接转化为直流电，供负载使用或者贮存于蓄电池内备用。风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电，用蓄电池组储存电能，夜间蓄电池组给LED路灯供电。
[0004]1、风电和光电对同一组蓄电池充电会产生钳制效应
[0005]目前的充电模式，在光强的情况下，蓄电池电压过高，控制系统执行卸荷，导致风机不能高效利用，很多风光互补路灯风机成了摆设。
[0006]风电和光电同时充电，当一者的电压高于另一者时，充电会有钳制效应，比如阳光好的时候，光伏的工作电压可以达到35-40VDC，而额定电压为24VDC的300W风力发电机组要达到200rpm以上(高于检测到的蓄电池电压值)才能将风机的电能传送到蓄电池中，然而要支持风力发电机组达到200rpm以上转速的风速需在5m/s以上。这样违背了“能源最大化利用”和“小风高效发电”的意图。
[0007]2、因使用唯一一组蓄电池组，蓄电池组故障导致系统瘫痪
[0008]目前离网系统都采用这种蓄电池配置方式，一套系统配置一组蓄电池，这样就会出现蓄电池故障导致系统瘫痪的现象。
[0009]3、蓄电池使用寿命短
[0010]目前风光互补路灯选用的蓄电池寿命短的原因是:蓄电池充电充不满，放电又频繁，长时间处于“饥饿”状态。设计五年的寿命，两年就要更换。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种风光互补路灯双通道控制器及LED控制系统电路。
[0012]为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种风光互补路灯双通道控制器，其包括:接于风力发电机组W的风机整流模块，其连接于斩波模块、风机MPPT模块，该风机MPPT模块连接于风机电压检测模块、风机电流检测模块，所述风机电压检测模块、风机电流检测模块接于风机卸荷单元，所述风机MPPT模块接有与蓄电池组W和蓄电池组S相连的充电开关Q3 ；接于光伏组件S的光伏整流模块，其接于光伏MPPT模块，该光伏MPPT模块接于光伏电压检测模块、光伏电流检测模块，所述光伏电压检测模块、光伏电流检测模块接于光伏卸荷单元，所述光伏MPPT模块接有与蓄电池组W和蓄电池组S相连的充电开关Q4;接于蓄电池组W和LED路灯及控制单元的放电开关Q5 ；接于蓄电池组S和LED路灯及控制单元的放电开关Q6。
[0013]进一步，所述充电开关Q3、充电开关Q4、放电开关Q5、放电开关Q6为过压与欠压检测继电器。
[0014]利用风光互补路灯双通道控制器组成的风光互补路灯双通道LED控制系统电路，其包括:风光互补路灯双通道控制器(I)、蓄电池组W、蓄电池组S;
[0015]所述风光互补路灯双通道控制器(I)的风机整流模块接于风力发电机组W;
[0016]所述风光互补路灯双通道控制器(I)的光伏整流模块接于光伏组件S;
[0017]所述风光互补路灯双通道控制器(I)的充电开关Q3接于蓄电池组W、蓄电池组S;
[0018]所述风光互补路灯双通道控制器(I)的充电开关Q4接于蓄电池组W、蓄电池组S;
[0019]所述风光互补路灯双通道控制器(I)的放电开关Q5接于蓄电池组W、LED路灯及控制单元；
[0020]所述风光互补路灯双通道控制器(I)的放电开关Q6接于蓄电池组S、LED路灯及控制单元。
[0021]本实用新型具有如下有益效果:风光互补双通道LED路灯控制器的应用，既能让风机在低风速高效发电，又避免了风电和光电给蓄电池充电产生的钳制效应，最大程度利用了能源，给风光互补LED路灯系统运行带来更高可靠性。
[0022]政府在大力建设美丽中国的今天，随着城镇化进程的加快，风光互补LED路灯成了道路建设中不可缺少的部分。能让新能源路灯更可靠地保证道路照明，控制和储能系统成为了重点。因此风光互补双通道控制系统在新能源路灯上将会有很大的需求。
[0023]在无电地区建设的大量新能源微网电站中，该双通道充电系统也将成为核心部件得到广泛应用。
【附图说明】
[0024]图1为风光互补路灯双通道LED控制系统电路图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。
[0026]如图1所示，一种风光互补路灯双通道控制器，其包括:接于风力发电机组W的风机整流模块，其连接于斩波模块、风机MPPT模块，该风机MPPT模块连接于风机电压检测模块、风机电流检测模块，所述风机电压检测模块、风机电流检测模块接于风机卸荷单元，所述风机MPPT模块接有与蓄电池组W和蓄电池组S相连的充电开关Q3;接于光伏组件S的光伏整流模块，其接于光伏MPPT模块，该光伏MPPT模块接于光伏电压检测模块、光伏电流检测模块，所述光伏电压检测模块、光伏电流检测模块接于光伏卸荷单元，所述光伏MPPT模块接有与蓄电池组W和蓄电池组S相连的充电开关Q4;接于蓄电池组W和LED路灯及控制单元的放电开关Q5;接于蓄电池组S和LED路灯及控制单元的放电开关Q6。
[0027]所述充电开关Q3、充电开关Q4、放电开关Q5、放电开关Q6为SchneiderRM17UBE16过压与欠压检测继电器。
[0028]参见图1，利用风光互补路灯双通道控制器组成的风光互补路灯双通道LED控制系统电路，其包括:风光互补路灯双通道控制器1、蓄电池组W、蓄电池组S;所述风光互补路灯双通道控制器I的风机整流模块接于风力发电机组W;所述风光互补路灯双通道控制器I的光伏整流模块接于光伏组件S;所述风光互补路灯双通道控制器I的充电开关Q3接于蓄电池组W、蓄电池组S;所述风光互补路灯双通道控制器I的充电开关Q4接于蓄电池组W、蓄电池组S;所述风光互补路灯双通道控制器I的放电开关Q5接于蓄电池组W、LED路灯及控制单元;所述风光互补路灯双通道控制器I的放电开关Q6接于蓄电池组S、LED路灯及控制单元。
[0029 ]储能蓄电池类型的选择:例如选择1小时率铅酸储能型蓄电池。
[0030]储能蓄电池电压的选择:根据系统电压合理配置，一般采用12VDC或24VDC。
[0031]储能蓄电池组容量的选择:取决于充电电流的大小，如风机额定功率下输出电流为Al则选择蓄电池组容量为Al X 10;光伏额定功率下输出电流为A2，则选择蓄电池组容量为A2 X 10。为优化配置，风机用蓄电池组的容量，需根据安装地点的风况来决定。比如说该地常年的风速低于7m/s，那蓄电池组容量就无需选择Al X 10，可以是Al XqX 10(其中η为0-100%)。同理光伏用蓄电池组的容量也是如此计算。
[0032]风电充电
[0033]风能转化为机械能利用自然风作为动力，风轮吸收风的能量，带动风力发电机旋转，把风能转变为电能，经过本控制器的整流电路、斩波声压电路和最大功率跟踪电路(MPPT)，把交流电转换为直流电。
[0034]再经过本控制器的电压检测模块，对风机的电压检测判断，若小于等于风机额定电压Vl时，做电流检测，若电流也小于风机额定电流AI时，向风机对应的蓄电池组W充电;若大于风机额定电压Vl或风机额定电流AI时，执行PffM卸荷。
[0035]充电过程中，检测蓄电池组W的电压，若小于等于蓄电池满充电压WVl时，继续充电，直到检测到大于蓄电池满充电压WVl，并且要保持10分钟以上，以此判断蓄电池组W充电已满。
[0036]当蓄电池组W充电已满，充电开关Q3动作，切换至光伏对应的蓄电池组S充电。同样在充电过程中，检测蓄电池组S的电压，若小于等于蓄电池满充电压SVl时，继续充电，直到检测到大于蓄电池满充电压SVl，并且要保持10分钟以上，以此判断蓄电池组S充电已满。
[0037]当蓄电池组S充电已满，充电开关Q3动作，切换至风机对应的蓄电池组W充电，反复以上过程，旨在将两组蓄电池组轮流充满。
[0038]光伏充电
[0039]利用光伏效应将太阳能直接转化为电能，经过本控制器的整流电路和最大功率跟踪电路(MPPT )，输出直流电。
[0040]再经过本控制器的电压检测模块，对光伏的电压检测判断，若小于等于光伏额定电压Vl时，做电流检测，若电流也小于光伏额定电流AI时，向光伏对应的蓄电池组S充电;若大于光伏额定电压Vl或光伏额定电流Al时，执行PffM卸荷。
[0041 ] 充电过程中，检测蓄电池组S的电压，若小于等于蓄电池满充电压SVl时，继续充电，直到检测到大于蓄电池满充电压SVl，并且要保持10分钟以上，以此判断蓄电池组S充电已满。
[0042 ]当蓄电池组S充电已满，充电开关Q4动作，切换至风机对应的蓄电池组W充电。同样在充电过程中，检测蓄电池组W的电压，若小于等于蓄电池满充电压WVl时，继续充电，直到检测到大于蓄电池满充电压WVl，并且要保持10分钟以上，以此判断蓄电池组W充电已满。
[0043]当蓄电池组W充电已满，充电开关Q4动作，切换至光伏对应的蓄电池组S充电，反复以上过程，旨在将两组蓄电池组轮流充满。
[0044]供电方式
[0045]LED路灯默认先由蓄电池组S供电。
[0046]当检测蓄电池组S电压大于放电截止电压SV2时，持续由蓄电池组S供电；当检测蓄电池组S电压小于等于放电截止电压SV2时，放电选择开关Q5和Q6连锁动作，选择由蓄电池组W供电。
[0047 ] 在由蓄电池组W供电时，当检测蓄电池组W电压大于放电截止电压WV2时，持续由蓄电池组W供电；当检测蓄电池组W电压小于等于放电截止电压WV2时，重复进行电压检测判断，并累计次数，若超过I次，说明两组蓄电池组都欠压，此时断开负载供电。
[0048]检测负载电流，若负载电流小于等于其额定电流，将正常工作;若负载电流大于其额定电流，可能是由短路或其它故障，此刻断开负载供电。
[0049]1、解决风电和光电对同一组蓄电池充电钳制效应。
[0050]本新型控制器完全解决了充电钳制效应的问题，系统采用两组蓄电池，通过合理的控制策略和电路，实现风电和光电分别给两组蓄电池充电。
[0051]2、因使用唯一一组蓄电池组，蓄电池组故障导致系统瘫痪。
[0052]本新型控制器配置了两组蓄电池组，将这种故障概率大大降低。
[0053]3、蓄电池使用寿命短。
[0054]为了使风电和光电最大效率的存储及使用，本控制系统对风电充电和光电充电做了全新的设计，采用电源管理模式，通过电源控制单元，最大效率地将风电和光电存储于蓄电池中，用电过程也充分利用了蓄电池电能。
[0055]本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。
【主权项】
1.风光互补路灯双通道控制器，其特征在于，包括: 接于风力发电机组W的风机整流模块，其连接于斩波模块、风机MPPT模块，该风机MPPT模块连接于风机电压检测模块、风机电流检测模块，所述风机电压检测模块、风机电流检测模块接于风机卸荷单元，所述风机MPPT模块接有与蓄电池组W和蓄电池组S相连的充电开关Q3； 接于光伏组件S的光伏整流模块，其接于光伏MPPT模块，该光伏MPPT模块接于光伏电压检测模块、光伏电流检测模块，所述光伏电压检测模块、光伏电流检测模块接于光伏卸荷单元，所述光伏MPPT模块接有与蓄电池组W和蓄电池组S相连的充电开关Q4 ； 接于蓄电池组W和LED路灯及控制单元的放电开关Q5; 接于蓄电池组S和LED路灯及控制单元的放电开关Q6。2.根据权利要求1所述的风光互补路灯双通道控制器，其特征在于，所述充电开关Q3、充电开关Q4、放电开关Q5、放电开关Q6为过压与欠压检测继电器。3.—种利用如权利要求1所述的风光互补路灯双通道控制器组成的风光互补路灯双通道LED控制系统电路，其特征在于，其包括:风光互补路灯双通道控制器(I)、蓄电池组W、蓄电池组S; 所述风光互补路灯双通道控制器(I)的风机整流模块接于风力发电机组W; 所述风光互补路灯双通道控制器(I)的光伏整流模块接于光伏组件S; 所述风光互补路灯双通道控制器(I)的充电开关Q3接于蓄电池组W、蓄电池组S; 所述风光互补路灯双通道控制器(I)的充电开关Q4接于蓄电池组W、蓄电池组S; 所述风光互补路灯双通道控制器(I)的放电开关Q5接于蓄电池组W、LED路灯及控制单元； 所述风光互补路灯双通道控制器(I)的放电开关Q6接于蓄电池组S、LED路灯及控制单J L ο
【文档编号】H05B33/08GK205566749SQ201620396097
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】陈丰, 朱皓, 黄智祺
【申请人】上海中认尚科新能源技术有限公司