风光互补路灯控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风光互补路灯控制系统，其主控电路包括一ＭＰＰＴ充电控制单元、温度检测电路、放电保护控制电路、逆变控制电路以及电流电压检测电路，风力发电机以及太阳能电池均与ＭＰＰＴ充电控制单元相连，其电流输出端依次连接着蓄电池、放电保护控制电路以及逆变控制电路，逆变控制电路的电流输出端连接着负载，电流电压检测电路与负载以及逆变控制电路构成电流电压检测回路；ＭＰＰＴ充电控制单元、蓄电池以及放电保护控制电路与温度检测电路组成温度检测回路；风力发电机的电流输出端并联设置着至少两个卸载器，两卸载器上分别串联设置着ＭＯＳ开关管，ＭＯＳ开关管分别与ＭＰＰＴ充电控制单元中的单片机控制芯片相连并由其控制开闭。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种风光互补路灯控制系统，用以对使用太阳能、风能的路灯 系统进行控制。
技术介绍
太阳能光伏照明是一种新兴的可再生能源利用方法，这几年，太阳能路灯 系统正在国内外蓬勃发展。由于风电的成本远低于光电，在资源条件具备的地 区，风光互补路灯更具经济优势。风光互补路灯系统是基于能量互补的独立供电系统，主要考虑的要素有经济性、可靠性、安全性。经济性主要由风光互 补的系统匹配方案决定，在生产过程中和系统配置时的成本控制是提高经济性的手段；可靠性是由风光互补的技术方案以及关键部件(如控制器、逆变器、 光源等)的电路结构、原理、生产工艺等决定的；安全性包括产品安全、人身 安全、运行安全，它由系统及部件的内部和外部结构、生产和安装规范、检测 和维护手段来保证。风光互补路灯中的控制器、逆变器因为都要工作在无人值守状态，技术要 求较高。在满足国家标准的各种功能技术条件前提下，还要求控制智能化， 可靠化，寿命长，稳定性高。常规的光伏控制器在蓄电池充满以后，可以釆用 开路保护模式，而在风光互补路灯中，在蓄电池过充时，风机不能开路， 一旦 开路将会使风轮高速旋转，发生飞车事故。 一般的户用型风机都采用手动刹车 和侧偏风轮等机械保护模式，但在风光互补路灯中由于没有拉筋，机械保护方 式会产生振动，也不可能去手动刹车，所以不能采用。总而言之，现在还没有 一种可靠的风机刹车保护机制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种风光互补路灯控制系统，不但结构简单，经济、 可靠，能够最大限度地利用太阳能和风能进行发电，而且能够有效地对系统中 的风机进行刹车保护，确保系统正常运行。本专利技术的目的是这样实现的 一种风光互补路灯控制系统，包括太阳能电 池、风力发电机、蓄电池以及主控电路，主控电路包括一釆用DC/DC的MPPT充 电控制单元、温度检测电路、放电保护控制电路、逆变控制电路以及电流电压 检测电路，其中釆用DC/DC的MPPT充电控制单元由buck电路或buck-boost电 路构成；风力发电机以及太阳能电池均与釆用DC/DC的MPPT充电控制单元相连， 该充电控制单元的电流输出端依次连接着蓄电池、所说的放电保护控制电路以 及所说的逆变控制电路，逆变控制电路的电流输出端连接着负载，电流电压检测电路与负载以及逆变控制电路构成电流电压检测回路；采用DC/DC的MPPT充 电控制单元、蓄电池以及放电保护控制电路与温度检测电路组成温度检测回路;风力发电机的电流输出端并联设置着至少两个卸载器，两个卸载器上分别串联设置着M0S开关管，M0S开关管分别与釆用DC/DC的MPPT充电控制单元中的单 片机控制芯片相连并由其控制开闭。本专利技术的风力发电和太阳能发电经过同一个DC/DC充电控制环节，这样可 大大降低成本，并使的控制简单化。风电和光电电流经过同一个MPPT充电控制 单元，由该控制单元去寻找风电和光电总的最大功率点，具有经济和简便易行 的特点。事实上，由于在一般情况下，风力资源通常在早晚大，中午小，而太 阳能正好相反，它们具有很强的互补性，在早晚时，MPPT充电控制单元主要跟 踪的是风电，而中午时MPPT充电控制单元跟踪的主要是光电，在夜间，MPPT充 电控制单元则跟踪的全是风电。在使用过程中，当蓄电池充满后，需要及时对风力发电机进行刹车保护， 以便防止蓄电池过充并保护整个系统。对此，常规的保护方法是这样，整个风 光互补系统釆用电子式保护，在过充时，太阳能光伏被直接开路断开(MOS断开), 停止充电；风力发电机不能开路，只能釆取短路保护，即把风力发电机输出短 路，风机自动停下来。但是，当风力比较大，在风机高速旋转的情况下，风机 充电电流很大，瞬间快速短路，会有很大的冲击电流加在M0S开关管上，系统 还是容易损坏，如果经常这样，风力发电机也会缩短寿命。还有一种方法是在 控制器上接有卸载器，在过充时，把风机输出切换到卸载器上，停止充电，由 卸载器消耗风机能量，但这个方法并不完善，卸载器是发热元件，在经常过充 的情况下，产生大量的热，需要散热措施，卸载器长时间使用，寿命有限，一 旦损坏，风机将没有刹车容易造成飞车事故，会很危险。而本专利技术系统釆用了 逐步刹车保护即在风力发电机的电流输出端并联设置着至少两个卸载器，两 个卸载器上分别串联设置着M0S开关管，M0S开关管分别与采用DC/DC的MPPT 充电控制单元中的单片机控制芯片相连并由其控制开闭。这样在过充时，多个 卸载器在控制芯片的作用下可以一个一个逐步加到风机输出端上，使风机负载 慢慢加大，转速一点一点慢下来，然后M0S开关管短路刹车，延时打开。只有 在一定时间后，或电压降到恢复点时，再重新打开充电。这样的好处是卸载 是一步一步加上去的，对风机和控制器的冲击小，最后在转速和电流得到控制 时，还是彻底刹住，卸载器工作时间短，发热少，各个部件都不易损坏，等于 有双重保护，安全性高。本专利技术结构简单，经济、可靠，既能够最大限度地利用太阳能和风能进行 发电，又能够有效地对系统中的风机进行刹车保护，确保系统正常运行，使用附图说明下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。图i为本专利技术的总体结构框图2为本专利技术主控电路的连接结构框图3为本专利技术釆用buck电路的MPPT控制原理图4为本专利技术风、光互补控制电路原理图。具体实施例方式一种风光互补路灯控制系统，如图l、图2、图3、图4所示，包括太阳能 电池、风力发电机、蓄电池以及主控电路，主控电路包括一釆用DC/DC的MPPT 充电控制单元、温度检测电路、放电保护控制电路、逆变控制电路以及电流电 压检测电路。其中釆用DC/DC的MPPT充电控制单元由buck电路或buck-boost 电路构成；风力发电机以及太阳能电池均与所说的一釆用DC/DC的MPPT充电控 制单元相连，该充电控制单元的电流输出端依次连接着蓄电池、所说的放电保 护控制电路以及所说的逆变控制电路，逆变控制电路的电流输出端连接着负载， 电流电压检测电路与负载以及逆变控制电路构成电流电压检测回路；釆用DC/DC检测回路。该系统用以对蓄电池进行充放电控制同时供路灯负载工作。如图4 所示，风力发电机的电流输出端并联设置着至少两个卸载器，两个卸载器上分 别串联设置着MOS开关管，MOS开关管分别与采用DC/DC的MPPT充电控制单元 中的单片机控制芯片相连，并由该单片机控制芯片控制MOS开关管的开闭。所 说的卸载器为阻性负载。如图4所示风机经过一个三相整流桥Z,太阳能经过一个防反向二极管 Dl,两者同时给蓄电池充电。在正常充电时，M0S开关管T1、 T5是常闭的，即 Tl、 T5的栅极是高电平；MOS开关管T2、 T3、 T4是常开的，即T2、 T3、 T4的 栅极是低电平；M0S开关管T6是管放电的，平时是断开的(常开)，其栅极是低 电平，在用电时，给栅极一个高电平，开关闭合使用，给负载R供电。由MOS开关管T5、电感L、续流二极管D3、电容CI构成一个常规的BUCK 电路，即DC/DC降压斩波电路，由这个电路完成系统充电的最大功率跟踪控制。 其过程是这样的，由霍尔传感器釆样当前充电电流，电流信号经AD转换处理后， 送给单片机控制芯片，这时，由当前充电电流和当前蓄电池电压，可得到一个 当前的输入功率；单片机输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风光互补路灯控制系统，包括太阳能电池、风力发电机、蓄电池以及主控电路，其特征是：主控电路包括一采用ＤＣ／ＤＣ的ＭＰＰＴ充电控制单元、温度检测电路、放电保护控制电路、逆变控制电路以及电流电压检测电路，其中采用ＤＣ／ＤＣ的ＭＰＰＴ充电控制单元由ｂｕｃｋ电路或ｂｕｃｋ－ｂｏｏｓｔ电路构成；风力发电机以及太阳能电池均与采用ＤＣ／ＤＣ的ＭＰＰＴ充电控制单元相连，该充电控制单元的电流输出端依次连接着蓄电池、所说的放电保护控制电路以及所说的逆变控制电路，逆变控制电路的电流输出端连接着负载，电流电压检测电路与负载以及逆变控制电路构成电流电压检测回路；采用ＤＣ／ＤＣ的ＭＰＰＴ充电控制单元、蓄电池以及放电保护控制电路与温度检测电路组成温度检测回路；风力发电机的电流输出端并联设置着至少两个卸载器，两个卸载器上分别串联设置着ＭＯＳ开关管，ＭＯＳ开关管分别与采用ＤＣ／ＤＣ的ＭＰＰＴ充电控制单元中的单片机控制芯片相连并由其控制开闭。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林闽，张艳红，
申请(专利权)人：新疆维吾尔自治区新能源研究所，
类型：发明
国别省市：65[中国|新疆]