一种多能源互补发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于可再生能源领域，具体地涉及一种多能源互补发电系统。
【背景技术】
[0002]近年来，世界各国纷纷把可再生、无污染的新能源开发利用作为可持续发展的重要内容。从目前的研究来看，风力、太阳能发电等均有较为深入的研究，风光互补发电系统已经进入我们的日常生活。太阳能发电和风能发电在时间和季节上有很吻合的互补性，但易受外界因素影响，如在阴天无风时，均不能满足发电要求，需要引入第三种能源作为补充。如果能引入第三种能源一一动能，采用多种能源互补发电不仅能够增强其发电能力，而且还将提高系统在不同环境下电力供应的稳定性。
【发明内容】
[0003]本发明针对可再生能源综合利用问题，弥补现有技术的不足，提供一种多能源互补发电系统；本发明具有性价比高、多种能源互补等特点，是一种节能、高效、环保和全天候的新型离网型发电系统；可以有效地实现节能减排、低碳环保的目标，具有很强的实用性和推广应用前景。
[0004]为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0005]本发明一种多能源互补发电系统，包括上位机、控制器模块、现场总线、母线；其结构要点是:所述现场总线与母线之间设置三大发电模块，所述三大发电模块包括风能发电模块、动能发电模块、太阳能发电模块；所述现场总线还与控制器模块相互连接通信，所述现场总线与蓄电池相互连接，所述蓄电池的一个输出端连接逆变器，所述逆变器的输出端连接交流负载；所述蓄电池的另一个输出端连接直流负载，母线与蓄电池的输入端连接。
[0006]作为本发明的一种优选方案，所述风能发电模块采用PlO型垂直轴风力发电机作为风力发电装置；所述动能发电模块采用一套具有踩踏式往复运动的动能发电装置；所述太阳能发电模块采用24V太阳能电池板作为太阳能发电装置。
[0007]作为本发明的另一种优选方案，所述控制器模块由单片机、通道选择电路、信号采集电路、PffM波形输出端口模块、继电器控制选择通道、MS232串口通讯模块组成。
[0008]进一步地，所述控制器模块以单片机为核心，所述单片机采用STC12c2052。
[0009]更进一步地，所述蓄电池采用多块蓄电池组成，所述蓄电池由与其连接的DC/DC转换器来抬高电压。
[0010]本发明的有益效果是。
[0011]1、本发明针对可再生能源综合利用问题，提供了一种多能源互补发电系统。该系统集风能、太阳能、动能等多种能源发电技术于一体，在使用高效的太阳能光伏发电、超低风速发电装置的同时，设计开发了具有自动往复式发电功能的踩踏式的动能发电装置；采用24V太阳能电池板作为太阳能发电装置；采用PlO型垂直轴风力发电机作为风力发电装置。基于最大功率跟踪控制机理，提出了多源互补发电控制策略；该系统具有性价比高、多种能源互补等特点，是一种节能、高效、环保和全天候的新型离网型发电系统，可以有效地实现节能减排、低碳环保的目标，具有很强的实用性和推广应用前景。
[0012]2、本发明一种节能、高效、环保和全天候的多种能源互补发电系统，该系统具有多种能源互补、智能控制和供电稳定性高等特点，对多能源互补发电系统具有一定的理论指导意义和推广应用价值。通过该系统，可以有效对太阳能，风能，动能进行收集，并转换成电能，然后通过蓄电池储存起来，实现了可再生能源的高效收集与利用。
【附图说明】
[0013]图1是本发明一种多能源互补发电系统的结构框图。
[0014]图2是本发明一种多能源互补发电系统的控制模块连接结构框图。
[0015]图3是本发明一种多能源互补发电系统的控制模块的工作流程图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，为本发明一种多能源互补发电系统的结构框图。图中，包括上位机、控制器模块、现场总线、母线；其结构要点是:所述现场总线与母线之间设置三大发电模块，所述三大发电模块包括风能发电模块、动能发电模块、太阳能发电模块；所述现场总线还与控制器模块相互连接通信，所述现场总线与蓄电池相互连接，所述蓄电池的一个输出端连接逆变器，所述逆变器的输出端连接交流负载；所述蓄电池的另一个输出端连接直流负载，母线与蓄电池的输入端连接。
[0017]结合附图1阐述本发明的构成及其工作原理:本发明由上位机，发电模块，控制器模块，蓄电池等模块组成。其中上位机负责将总线传递来的数据保存在数据库中，并进行人工管理与故障检测，发电模块由太阳能、风能和动能等发电装置组成太阳能、风能和动能三种能源在当前环境下的发电量可用传感器量化，通过现场总线技术传到控制器，由控制器通过控制策略进行最优化控制，然后将电能储存在蓄电池中，通过蓄电池为外界负载供电。控制策略包括对太阳能、风能和动能的能源优化选择策略、互补控制策略以及对蓄电池的保护控制策略。
[0018]所述太阳能发电模块利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电。对于太阳能电池板的发电原理，本发明采用24V太阳能电池板作为太阳能发电装置。
[0019]所述风能发电模块通过风力发电机将机械能转换为电能，尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类:①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。鉴于垂直轴风力发电机较具有驱动飞速低、运行飞速范围大、发电效率高、维护方便、安全性高和噪音小等特点，本发明系统采用P1型垂直轴风力发电机作为风力发电装置。动能是一种随处可见的能源，但生活中的动能，如:踩踏，跳跃等，能量较小。已有的动能发电模块对这些能量无法进行有效地收集利用，因此本发明采用了一套具有踩踏式往复运动的动能发电装置，该机构符合人类行走习惯，发电效率。
[0020]所述控制器模块的功能是接收风能发电模块、动能发电模块、太阳能发电模块的电能量信号和蓄电池的状态信号，然后通过最优化控制策略将电能储存于蓄电池；所述控制器模块以单片机为核心，所述单片机采用STC12c2052。
[0021]如图2所示，为本发明一种多能源互补发电系统的控制模块连接结构框图。图中，包括单片机STC12c2052、通道选择电路、信号采集电路、PffM波形输出端口、继电器控制选择通道、MS232串口通讯模块；其结构连接为:单片机STC12c2052的一个输出端连接通道选择电路的输入端，所述通道选择电路的输出端连接信号采集电路的输入端，所述信号采集电路的输出端再连接到单片机STC12c2052的输入端；所述单片机STC12c2052的两个输出端分别连接PWM波形输出端口模块和继电器控制选择通道。控制器模块的工作过程为:信号采集电路采集发电装置的电能量信号并通过通道选择电路进行选择后，将太阳能、风能和动能三种发电装置的信号以及蓄电池的状态信号依次传入STC12c2052单片机，单片机通过自身控制决策通过继电器控制选择通道实现对三种能源的选择，并通过PWM对蓄电池进行充电，继电器控制通道还将对蓄电池和负载进行保护。各个模块的状态将经过串口通讯模块MS232传输到上位机上，控制器的代码储存在STC12c2052单片机中，系统在初始化之后依次检测发电装置和蓄电池的状态，再通过控制器的控制策略进行PWM充电，并向上位机上传系统的工作与报警信息。
[0022]如图3所示，为本发明一种多能源互补发电系统的控制模块的工作流程图。图中，能源采集模块对三种能源发电装置的电流电压进行整流滤波处理，然后将信号传到核心控制模块中进行分析处理，控制器根据控制策略判定充放电方式。最后电能经过DC/DC模块调节后输送到蓄电池中。辅助控制通讯模块将全程跟踪，将信息传送到上位机中进行管理与分析。
【主权项】
1.一种多能源互补发电系统，包括上位机、控制器模块、现场总线、母线；其特征在于:所述现场总线与母线之间设置三大发电模块，所述三大发电模块包括风能发电模块、动能发电模块、太阳能发电模块；所述现场总线还与控制器模块相互连接通信，所述现场总线与蓄电池相互连接，所述蓄电池的一个输出端连接逆变器，所述逆变器的输出端连接交流负载；所述蓄电池的另一个输出端连接直流负载，母线与蓄电池的输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种多能源互补发电系统，其特征在于:所述风能发电模块采用PlO型垂直轴风力发电机作为风力发电装置；所述动能发电模块采用一套具有踩踏式往复运动的动能发电装置；所述太阳能发电模块采用24V太阳能电池板作为太阳能发电 目.ο3.根据权利要求1所述的一种多能源互补发电系统，其特征在于:所述控制器模块由单片机、通道选择电路、信号采集电路、PffM波形输出端口模块、继电器控制选择通道、MS232串口通讯模块组成。4.根据权利要求1所述的一种多能源互补发电系统，其特征在于:所述控制器模块以单片机为核心，所述单片机采用STC12c2052。5.根据权利要求1所述的一种多能源互补发电系统，其特征在于:所述蓄电池采用多块蓄电池组成，所述蓄电池由与其连接的DC/DC转换器来抬高电压。
【专利摘要】一种多能源互补发电系统。本发明具有性价比高、多种能源互补等特点，是一种节能、高效、环保和全天候的新型离网型发电系统；可以有效地实现节能减排、低碳环保的目标，具有很强的实用性和推广应用前景。本发明包括上位机、控制器模块、现场总线、母线；其结构要点是：所述现场总线与母线之间设置三大发电模块，所述三大发电模块包括风能发电模块、动能发电模块、太阳能发电模块；所述现场总线还与控制器模块相互连接通信，所述现场总线与蓄电池相互连接，所述蓄电池的一个输出端连接逆变器，所述逆变器的输出端连接交流负载；所述蓄电池的另一个输出端连接直流负载，母线与蓄电池的输入端连接。
【IPC分类】H02J3/38
【公开号】CN105656074
【申请号】
【发明人】姚秋丽
【申请人】姚秋丽
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2014年11月15日