一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于可再生能源領(lǐng)域，具體地涉及一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，世界各國紛紛把可再生、無污染的新能源開發(fā)利用作為可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。從目前的研究來看，風(fēng)力、太陽能發(fā)電等均有較為深入的研究，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入我們的日常生活。太陽能發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電在時(shí)間和季節(jié)上有很吻合的互補(bǔ)性，但易受外界因素影響，如在陰天無風(fēng)時(shí)，均不能滿足發(fā)電要求，需要引入第三種能源作為補(bǔ)充。如果能引入第三種能源一一動能，采用多種能源互補(bǔ)發(fā)電不僅能夠增強(qiáng)其發(fā)電能力，而且還將提高系統(tǒng)在不同環(huán)境下電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對可再生能源綜合利用問題，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)；本發(fā)明具有性價(jià)比高、多種能源互補(bǔ)等特點(diǎn)，是一種節(jié)能、高效、環(huán)保和全天候的新型離網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)；可以有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、低碳環(huán)保的目標(biāo)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣應(yīng)用前景。
[0004]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0005]本發(fā)明一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括上位機(jī)、控制器模塊、現(xiàn)場總線、母線；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是:所述現(xiàn)場總線與母線之間設(shè)置三大發(fā)電模塊，所述三大發(fā)電模塊包括風(fēng)能發(fā)電模塊、動能發(fā)電模塊、太陽能發(fā)電模塊；所述現(xiàn)場總線還與控制器模塊相互連接通信，所述現(xiàn)場總線與蓄電池相互連接，所述蓄電池的一個(gè)輸出端連接逆變器，所述逆變器的輸出端連接交流負(fù)載；所述蓄電池的另一個(gè)輸出端連接直流負(fù)載，母線與蓄電池的輸入端連接。
[0006]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述風(fēng)能發(fā)電模塊采用PlO型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電裝置；所述動能發(fā)電模塊采用一套具有踩踏式往復(fù)運(yùn)動的動能發(fā)電裝置；所述太陽能發(fā)電模塊采用24V太陽能電池板作為太陽能發(fā)電裝置。
[0007]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述控制器模塊由單片機(jī)、通道選擇電路、信號采集電路、PffM波形輸出端口模塊、繼電器控制選擇通道、MS232串口通訊模塊組成。
[0008]進(jìn)一步地，所述控制器模塊以單片機(jī)為核心，所述單片機(jī)采用STC12c2052。
[0009]更進(jìn)一步地，所述蓄電池采用多塊蓄電池組成，所述蓄電池由與其連接的DC/DC轉(zhuǎn)換器來抬高電壓。
[0010]本發(fā)明的有益效果是。
[0011]1、本發(fā)明針對可再生能源綜合利用問題，提供了一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)集風(fēng)能、太陽能、動能等多種能源發(fā)電技術(shù)于一體，在使用高效的太陽能光伏發(fā)電、超低風(fēng)速發(fā)電裝置的同時(shí)，設(shè)計(jì)開發(fā)了具有自動往復(fù)式發(fā)電功能的踩踏式的動能發(fā)電裝置；采用24V太陽能電池板作為太陽能發(fā)電裝置；采用PlO型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電裝置?；谧畲蠊β矢櫩刂茩C(jī)理，提出了多源互補(bǔ)發(fā)電控制策略；該系統(tǒng)具有性價(jià)比高、多種能源互補(bǔ)等特點(diǎn)，是一種節(jié)能、高效、環(huán)保和全天候的新型離網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)，可以有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、低碳環(huán)保的目標(biāo)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣應(yīng)用前景。
[0012]2、本發(fā)明一種節(jié)能、高效、環(huán)保和全天候的多種能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有多種能源互補(bǔ)、智能控制和供電穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，對多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)具有一定的理論指導(dǎo)意義和推廣應(yīng)用價(jià)值。通過該系統(tǒng)，可以有效對太陽能，風(fēng)能，動能進(jìn)行收集，并轉(zhuǎn)換成電能，然后通過蓄電池儲存起來，實(shí)現(xiàn)了可再生能源的高效收集與利用。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖2是本發(fā)明一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的控制模塊連接結(jié)構(gòu)框圖。
[0015]圖3是本發(fā)明一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的控制模塊的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，為本發(fā)明一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖中，包括上位機(jī)、控制器模塊、現(xiàn)場總線、母線；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是:所述現(xiàn)場總線與母線之間設(shè)置三大發(fā)電模塊，所述三大發(fā)電模塊包括風(fēng)能發(fā)電模塊、動能發(fā)電模塊、太陽能發(fā)電模塊；所述現(xiàn)場總線還與控制器模塊相互連接通信，所述現(xiàn)場總線與蓄電池相互連接，所述蓄電池的一個(gè)輸出端連接逆變器，所述逆變器的輸出端連接交流負(fù)載；所述蓄電池的另一個(gè)輸出端連接直流負(fù)載，母線與蓄電池的輸入端連接。
[0017]結(jié)合附圖1闡述本發(fā)明的構(gòu)成及其工作原理:本發(fā)明由上位機(jī)，發(fā)電模塊，控制器模塊，蓄電池等模塊組成。其中上位機(jī)負(fù)責(zé)將總線傳遞來的數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，并進(jìn)行人工管理與故障檢測，發(fā)電模塊由太陽能、風(fēng)能和動能等發(fā)電裝置組成太陽能、風(fēng)能和動能三種能源在當(dāng)前環(huán)境下的發(fā)電量可用傳感器量化，通過現(xiàn)場總線技術(shù)傳到控制器，由控制器通過控制策略進(jìn)行最優(yōu)化控制，然后將電能儲存在蓄電池中，通過蓄電池為外界負(fù)載供電。控制策略包括對太陽能、風(fēng)能和動能的能源優(yōu)化選擇策略、互補(bǔ)控制策略以及對蓄電池的保護(hù)控制策略。
[0018]所述太陽能發(fā)電模塊利用太陽能電池板的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能，然后對蓄電池充電，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對負(fù)載進(jìn)行供電。對于太陽能電池板的發(fā)電原理，本發(fā)明采用24V太陽能電池板作為太陽能發(fā)電裝置。
[0019]所述風(fēng)能發(fā)電模塊通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，盡管風(fēng)力發(fā)電機(jī)多種多樣，但歸納起來可分為兩類:①水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行；②垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或者氣流方向。鑒于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)較具有驅(qū)動飛速低、運(yùn)行飛速范圍大、發(fā)電效率高、維護(hù)方便、安全性高和噪音小等特點(diǎn)，本發(fā)明系統(tǒng)采用P1型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電裝置。動能是一種隨處可見的能源，但生活中的動能，如:踩踏，跳躍等，能量較小。已有的動能發(fā)電模塊對這些能量無法進(jìn)行有效地收集利用，因此本發(fā)明采用了一套具有踩踏式往復(fù)運(yùn)動的動能發(fā)電裝置，該機(jī)構(gòu)符合人類行走習(xí)慣，發(fā)電效率。
[0020]所述控制器模塊的功能是接收風(fēng)能發(fā)電模塊、動能發(fā)電模塊、太陽能發(fā)電模塊的電能量信號和蓄電池的狀態(tài)信號，然后通過最優(yōu)化控制策略將電能儲存于蓄電池；所述控制器模塊以單片機(jī)為核心，所述單片機(jī)采用STC12c2052。
[0021]如圖2所示，為本發(fā)明一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的控制模塊連接結(jié)構(gòu)框圖。圖中，包括單片機(jī)STC12c2052、通道選擇電路、信號采集電路、PffM波形輸出端口、繼電器控制選擇通道、MS232串口通訊模塊；其結(jié)構(gòu)連接為:單片機(jī)STC12c2052的一個(gè)輸出端連接通道選擇電路的輸入端，所述通道選擇電路的輸出端連接信號采集電路的輸入端，所述信號采集電路的輸出端再連接到單片機(jī)STC12c2052的輸入端；所述單片機(jī)STC12c2052的兩個(gè)輸出端分別連接PWM波形輸出端口模塊和繼電器控制選擇通道。控制器模塊的工作過程為:信號采集電路采集發(fā)電裝置的電能量信號并通過通道選擇電路進(jìn)行選擇后，將太陽能、風(fēng)能和動能三種發(fā)電裝置的信號以及蓄電池的狀態(tài)信號依次傳入STC12c2052單片機(jī)，單片機(jī)通過自身控制決策通過繼電器控制選擇通道實(shí)現(xiàn)對三種能源的選擇，并通過PWM對蓄電池進(jìn)行充電，繼電器控制通道還將對蓄電池和負(fù)載進(jìn)行保護(hù)。各個(gè)模塊的狀態(tài)將經(jīng)過串口通訊模塊MS232傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上，控制器的代碼儲存在STC12c2052單片機(jī)中，系統(tǒng)在初始化之后依次檢測發(fā)電裝置和蓄電池的狀態(tài)，再通過控制器的控制策略進(jìn)行PWM充電，并向上位機(jī)上傳系統(tǒng)的工作與報(bào)警信息。
[0022]如圖3所示，為本發(fā)明一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的控制模塊的工作流程圖。圖中，能源采集模塊對三種能源發(fā)電裝置的電流電壓進(jìn)行整流濾波處理，然后將信號傳到核心控制模塊中進(jìn)行分析處理，控制器根據(jù)控制策略判定充放電方式。最后電能經(jīng)過DC/DC模塊調(diào)節(jié)后輸送到蓄電池中。輔助控制通訊模塊將全程跟蹤，將信息傳送到上位機(jī)中進(jìn)行管理與分析。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括上位機(jī)、控制器模塊、現(xiàn)場總線、母線；其特征在于:所述現(xiàn)場總線與母線之間設(shè)置三大發(fā)電模塊，所述三大發(fā)電模塊包括風(fēng)能發(fā)電模塊、動能發(fā)電模塊、太陽能發(fā)電模塊；所述現(xiàn)場總線還與控制器模塊相互連接通信，所述現(xiàn)場總線與蓄電池相互連接，所述蓄電池的一個(gè)輸出端連接逆變器，所述逆變器的輸出端連接交流負(fù)載；所述蓄電池的另一個(gè)輸出端連接直流負(fù)載，母線與蓄電池的輸入端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述風(fēng)能發(fā)電模塊采用PlO型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電裝置；所述動能發(fā)電模塊采用一套具有踩踏式往復(fù)運(yùn)動的動能發(fā)電裝置；所述太陽能發(fā)電模塊采用24V太陽能電池板作為太陽能發(fā)電 目.ο3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器模塊由單片機(jī)、通道選擇電路、信號采集電路、PffM波形輸出端口模塊、繼電器控制選擇通道、MS232串口通訊模塊組成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器模塊以單片機(jī)為核心，所述單片機(jī)采用STC12c2052。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄電池采用多塊蓄電池組成，所述蓄電池由與其連接的DC/DC轉(zhuǎn)換器來抬高電壓。
【專利摘要】一種多能源互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明具有性價(jià)比高、多種能源互補(bǔ)等特點(diǎn)，是一種節(jié)能、高效、環(huán)保和全天候的新型離網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)；可以有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、低碳環(huán)保的目標(biāo)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣應(yīng)用前景。本發(fā)明包括上位機(jī)、控制器模塊、現(xiàn)場總線、母線；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是：所述現(xiàn)場總線與母線之間設(shè)置三大發(fā)電模塊，所述三大發(fā)電模塊包括風(fēng)能發(fā)電模塊、動能發(fā)電模塊、太陽能發(fā)電模塊；所述現(xiàn)場總線還與控制器模塊相互連接通信，所述現(xiàn)場總線與蓄電池相互連接，所述蓄電池的一個(gè)輸出端連接逆變器，所述逆變器的輸出端連接交流負(fù)載；所述蓄電池的另一個(gè)輸出端連接直流負(fù)載，母線與蓄電池的輸入端連接。
【IPC分類】H02J3/38
【公開號】CN105656074
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】姚秋麗
【申請人】姚秋麗
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2014年11月15日