專利名稱：太陽能和風能互補漁船應急供電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及漁船應急供電裝置，特別是基于太陽能和風能互補發(fā)電的漁船應急供電系統(tǒng)。
背景技術：
在漁船電力推進系統(tǒng)中，常用燃氣輪機、汽輪機、柴油機作為發(fā)電機組，這些電力推進系統(tǒng)不僅消耗大量的能源，而且會污染環(huán)境。當漁船離開陸地，且常規(guī)能源發(fā)出的電能供應不足的緊急情況下，漁民和漁船的安全就受到很多挑戰(zhàn)，而開發(fā)海上資源是個很好的彌補措施。在海上，風能和太陽能資源很豐富，這些可再生能源的發(fā)電模式既可以在緊要關頭為漁船提供應急電源，節(jié)省常規(guī)能源，又不污染環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是提供基于太陽能和風能互補發(fā)電的漁船應急供電裝置，能夠保證漁船在應急情況下正常供電，同時達到較好的節(jié)能效益。解決本實用新型技術問題所采用的技術方案是采用太陽能和風能互補發(fā)電的漁船應急供電裝置，包括主母線發(fā)電機、主配電箱、應急母線發(fā)電機和應急配電箱，主配電箱連接有太陽能發(fā)電系統(tǒng)和風能發(fā)電系統(tǒng)。太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池板1、蓄電池4和逆變裝置5，太陽能電池板1輸出端分別與蓄電池4和逆變裝置5輸入端相連，逆變裝置5 輸出端與太陽能配電箱9輸入端相連。風能發(fā)電系統(tǒng)包括風能發(fā)電裝置11、整流裝置15、 蓄電池18、逆變裝置19和風能配電箱21，風能發(fā)電裝置11輸出端與整流裝置15輸入端相連，整流裝置15輸出端分別與蓄電池18和逆變裝置19輸入端相連，逆變裝置19輸出端與風能配電箱21輸入端相連；太陽能配電箱9和風能配電箱21的輸出端與漁船主配電箱29 中的主母線連接。從太陽能電池板1發(fā)出的直流電一部分通過蓄電池4儲存，一部分經(jīng)逆變裝置5 逆變?yōu)榻涣麟姡瑢⒅绷麟妷耗孀兂扇嗟木€電壓為380V，交流電壓經(jīng)過濾波器后，濾掉直流成分，為太陽能配電箱9供電；風能發(fā)電裝置11發(fā)出的交流電經(jīng)整流裝置15整流為直流后，一部分儲存在蓄電池18，一部分再經(jīng)逆變裝置19轉(zhuǎn)換為交流電，為風能配電箱21供電。 配電箱9和配電箱21的另一端與主配電箱29中的主母線連接，應急情況下為主母線供電負載30供電。而正常情況下，由主母線發(fā)電機25為主母線供電帶動負載30，同時通過主母線為應急配電箱36的應急母線供電，帶動應急負載35。為了使風能發(fā)電裝置輸出穩(wěn)定、符合要求的電壓，所述風能發(fā)電系統(tǒng)的整流裝置 15中還設有包括電流內(nèi)環(huán)單元46和電壓外環(huán)單元52、用于控制輸出電壓的單相有源功率因數(shù)電路。電流內(nèi)環(huán)單元46由減法器47和普通滯環(huán)電流控制器45連接而成，滯環(huán)電流控制45的入端與減法器47相連、出端與整流裝置中晶體管40的基極相連；電壓外環(huán)單元52 包括增益單元48、乘法器49、減法器50和PI調(diào)節(jié)器51，減法器50的入端與風能發(fā)電裝置 11相連、出端與PI調(diào)節(jié)器51入端相連，乘法器49的入端與增益單元48和PI調(diào)節(jié)器51出端相連、出端與電流內(nèi)環(huán)單元的減法器47入端相連。電壓外環(huán)單元52的任務是得到可以實現(xiàn)控制目標的電感電流指令值？廣。預定輸出電壓信號與實測的輸出電壓信號Utl輸入減法器50得到差值，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器51后輸出電感電流的幅值指令//。測量到整流橋的出口電壓Ud除以其幅值Um后，通過增益單元48 可以得到表示Ud的波形量‘。//與 通過乘法器49相乘，便可以得到電感電流的指令值 〗/,它可以直接控制輸出電壓U。。電流內(nèi)環(huán)單元46的任務是通過控制晶體管40門極的通斷，使實際的電感電流k跟蹤其給定值C。電流h與C經(jīng)減法器47，得到差值,若
大于規(guī)定的上限,則令晶體管40導通，以增大k ;若差值小于規(guī)定的下限A^mta
(^ikkl <0)，則令晶體管40關斷，以減小&。通過滯環(huán)電流控制45，可以保證實際的電感
電流&在其指令值V附近波動，波動的大小與設定的和A^i5k有關。通過控制，可保證輸出電壓始終在預定電壓值附近波動調(diào)整。為了控制整個系統(tǒng)各部分的正常工作，所述太陽能電池板1、風能發(fā)電裝置11、蓄電池4和18、配電箱9和21、逆變裝置5和19、整流裝置15、以及其它各裝置之間，均設有控制它們斷開和接通的空氣開關；太陽能配電箱9和風能配電箱21與漁船主配電箱29之間，也設有控制它們斷開和接通的空氣開關。逆變裝置5與太陽能配電箱9之間，還設有電感7與電容器8，形成濾波電路，交流電壓經(jīng)過濾波器后，濾掉直流成分，為太陽能配電箱9 {共 ο本實用新型的有益效果(1)能夠保證漁船在應急情況下正常供電。在漁船發(fā)生緊急情況下，可以啟動太陽能和風能供電裝置，在海上太陽能和風能的資源很充足，可以充分保證漁船在應急情況下正常供電。(2)節(jié)約能源開支，環(huán)境效益良好。設漁船是500噸級別，漁船在航行狀態(tài)，所需總功率是125 kW，發(fā)電機的負荷率是69%，則風力發(fā)電機所選功率是ISOkW，如太陽能和風能供電3個小時，則可節(jié)約375度電，即節(jié)約運行成本225元，成本回收期較短。

圖1為本實用新型系統(tǒng)結(jié)構示意圖；圖2為本實用新型風能輸出電壓整流裝置電路示意圖。圖中各元件依次表示1-太陽能電池，2、3_空氣開關，4-蓄電池，5-逆變裝置， 6-空氣開關，7-電感，8-電容器，9-太陽能配電箱，10-空氣開關，11-風能發(fā)電裝置，14-空氣開關，15-整流裝置，16、17-空氣開關，18-蓄電池，19-逆變裝置，20-空氣開關，21-風能配電箱，22、23、24_空氣開關，25-主母線發(fā)電機，26、27、28_空氣開關，29-主配電箱，30-主母線供電負載，31-應急母線發(fā)電機，32-空氣開關，33-轉(zhuǎn)換開關，34-空氣開關，35-應急母線負載，36-應急配電箱，37-交流電源，38- 二極管，39-電感，40-晶體管，41- 二極管， 42-電容，43-輸出負載，44-電阻，45-滯環(huán)電流控制器，46-電流內(nèi)環(huán)單元，47-減法器，
448-增益單元，49-乘法器，50-減法器，51-PI調(diào)節(jié)器，52-電壓外環(huán)單元。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步闡述，但本實用新型的保護范圍不限于所述內(nèi)容。如圖1所示，本采用太陽能和風能互補發(fā)電的漁船應急供電裝置，包括主母線發(fā)電機、主配電箱、應急母線發(fā)電機和應急配電箱。主配電箱連接有太陽能發(fā)電系統(tǒng)和風能發(fā)電系統(tǒng)；太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池板1、蓄電池4和逆變裝置5，太陽能電池板1輸出端分別與蓄電池4和逆變裝置5輸入端相連，逆變裝置5輸出端與太陽能配電箱9輸入端相連；風能發(fā)電系統(tǒng)包括風能發(fā)電裝置11、整流裝置15、蓄電池18、逆變裝置19和風能配電箱21，風能發(fā)電裝置11輸出端與整流裝置15輸入端相連，整流裝置15輸出端分別與蓄電池18和逆變裝置19輸入端相連，逆變裝置19輸出端與風能配電箱21輸入端相連；太陽能配電箱9和風能配電箱21的輸出端與漁船主配電箱29中的主母線連接。如圖2所示，本系統(tǒng)風能發(fā)電系統(tǒng)的整流裝置15中還設有包括電流內(nèi)環(huán)單元46 和電壓外環(huán)單元52、用于控制輸出電壓的單相有源功率因數(shù)電路。電流內(nèi)環(huán)單元46由減法器47和滯環(huán)電流控制器45連接而成，滯環(huán)電流控制45入端與減法器47相連、出端與整流裝置中晶體管40的基極相連；電壓外環(huán)單元52包括增益單元48、乘法器49、減法器50和 PI調(diào)節(jié)器51，減法器50入端與風能發(fā)電裝置11相連、出端與PI調(diào)節(jié)器51入端相連，乘法器49入端與增益單元48和PI調(diào)節(jié)器51出端相連、出端與電流內(nèi)環(huán)單元的減法器47入端相連。本系統(tǒng)的太陽能電池板1、風能發(fā)電裝置11、蓄電池4和18、配電箱9和21、逆變裝置5和19、整流裝置15、以及其它各裝置之間，均設有控制它們斷開和接通的空氣開關2、 3、6、10、14、16、17、20、22、23、24 ；太陽能配電箱9和風能配電箱21與漁船主配電箱29之間，也設有控制它們斷開和接通的空氣開關。逆變裝置(5)與太陽能配電箱(9)之間，設有電感(7)與電容器(8)。使用時，將太陽能電池板1固定在角鐵上，角鐵用螺栓固定在漁船甲板上，風能裝置11固定在甲板上。從太陽能電池板1發(fā)出的直流電一部分通過蓄電池4儲存，一部分經(jīng)逆變裝置5逆變?yōu)榻涣麟?，將直流電壓逆變成三相的線電壓為380V，交流電壓經(jīng)過濾波器后，濾掉直流成分，為太陽能配電箱9供電；風能發(fā)電裝置11發(fā)出的交流電經(jīng)整流裝置15 整流為直流后，一部分儲存在蓄電池18，一部分再經(jīng)逆變裝置19轉(zhuǎn)換為交流電，為風能配電箱21供電。配電箱9和配電箱21的另一端與主配電箱29中的主母線連接，應急情況下為主母線供電負載30供電。而正常情況下，由主母線發(fā)電機25為主母線供電帶動負載30， 同時通過主母線為應急配電箱36的應急母線供電，帶動應急負載35。在主母線發(fā)電機能源、太陽能、風能都無法保障的極端情況時，由常規(guī)能源發(fā)電機31為應急母線供電，帶動負載35，全方位考慮了漁船的安全。
權利要求1.一種太陽能和風能互補漁船應急供電系統(tǒng)，包括主母線發(fā)電機、主配電箱、應急母線發(fā)電機和應急配電箱，其特征是主配電箱連接有太陽能發(fā)電系統(tǒng)和風能發(fā)電系統(tǒng)；太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池板(1)、蓄電池(4)和逆變裝置(5)，太陽能電池板(1)輸出端分另IJ與蓄電池(4)和逆變裝置(5)輸入端相連，逆變裝置(5)輸出端與太陽能配電箱(9)輸入端相連；風能發(fā)電系統(tǒng)包括風能發(fā)電裝置(11)、整流裝置(15)、蓄電池(18)、逆變裝置(19) 和風能配電箱(21)，風能發(fā)電裝置(11)輸出端與整流裝置(15)輸入端相連，整流裝置(15) 輸出端分別與蓄電池(18)和逆變裝置(19)輸入端相連，逆變裝置(19)輸出端與風能配電箱(21)輸入端相連；太陽能配電箱(9)和風能配電箱(21)的輸出端與漁船主配電箱(29) 中的主母線連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能和風能互補漁船應急供電系統(tǒng)，其特征是太陽能電池板(1)、風能發(fā)電裝置(11)、蓄電池(4)和(18)、配電箱(9)和(21)、逆變裝置(5)和(19)、 整流裝置(15)、以及其它各裝置之間，均設有控制它們斷開和接通的空氣開關；太陽能配電箱(9)和風能配電箱(21)與漁船主配電箱(29)之間，也設有控制它們斷開和接通的空氣開關。
3.根據(jù)權利要求1所述的太陽能和風能互補漁船應急供電系統(tǒng)，其特征是逆變裝置 (5)與太陽能配電箱(9)之間，設有電感(7)與電容器(8)，構成濾波電路。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的太陽能和風能互補漁船應急供電系統(tǒng)，其特征是風能發(fā)電系統(tǒng)的整流裝置(15)連接有包括電流內(nèi)環(huán)單元(46)和電壓外環(huán)單元(52)、用于控制輸出電壓的單相有源功率因數(shù)電路；電流內(nèi)環(huán)單元(46)由減法器(47)和滯環(huán)電流控制器(45)連接而成，滯環(huán)電流控制(45)入端與減法器(47)相連、出端與整流裝置中晶體管 (40)的基極相連；電壓外環(huán)單元(52)包括增益單元(48)、乘法器(49)、減法器(50)和PI調(diào)節(jié)器(51)，減法器(50)入端與風能發(fā)電裝置(11)相連、出端與PI調(diào)節(jié)器(51)入端相連，乘法器(49)入端與增益單元(48)和PI調(diào)節(jié)器(51)出端相連、出端與電流內(nèi)環(huán)單元的減法器 (47)入端相連。
專利摘要本實用新型涉及一種漁船應急供電裝置，特別是基于太陽能和風能互補發(fā)電的漁船應急供電裝置。包含一套太陽能發(fā)電裝置和一套風能發(fā)電裝置，其特征是從太陽能電池板發(fā)出的直流電一部分通過蓄電池儲存，一部分經(jīng)逆變裝置逆變?yōu)榻涣麟?，為太陽能配電箱供電；風能發(fā)電裝置發(fā)出的交流電經(jīng)整流裝置整流為直流后，一部分儲存在蓄電池，一部分再經(jīng)逆變裝置轉(zhuǎn)換為交流電，為風能配電箱供電；太陽能配電箱和風能配電箱的另一端與主配電箱中的主母線連接，由主母線發(fā)電機供電。風能發(fā)電的整流裝置還包含用于控制輸出電壓的單相有源功率因數(shù)電路。裝置帶有采用太陽能與風能供電方式相互補充，使用方便，節(jié)約能源，能夠保證漁船在應急情況下正常供電。
文檔編號H02J7/00GK202221907SQ20112032251
公開日2012年5月16日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權日2011年8月31日
發(fā)明者李晨源, 羅小林, 袁明利 申請人:昆明理工大學