風力、光伏、柴油發(fā)電三電源發(fā)供電系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及互補發(fā)電和供電領域，具體涉及采用開關磁阻發(fā)電機為風力發(fā)電機，與光伏發(fā)電和柴油發(fā)電機組三者配合使用的三電源發(fā)供電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]清潔、綠色、環(huán)保為標志的風力發(fā)電和太陽能發(fā)電是多年來國內(nèi)外重點發(fā)展的可再生能源發(fā)電形式。
[0003]目前風電機組主要以雙饋型異步風力發(fā)電機組和直驅(qū)全功率變換型永磁同步風力發(fā)電機組為主，兼有一些鼠籠式異步風力發(fā)電機組；雙饋型異步風力發(fā)電機組有較好的性價比，但它的傳動鏈往往要有齒輪箱，這對機組的可靠性和可維護性提出了苛刻的要求；直驅(qū)全功率變換型永磁同步風力發(fā)電機組避免了齒輪箱的維護工作量，可靠性有所提高，但由于其轉(zhuǎn)速很低，隨著功率的增大，多極數(shù)永磁同步發(fā)電機的制造工藝復雜，技術難度大，電機體積大，造價高；鼠籠式異步風力發(fā)電機組則因風能利用率低、適應性差日趨淘汰。
[0004]開關磁阻發(fā)電機結(jié)構簡單，轉(zhuǎn)子上無刷、無繞組、無永久磁體；其運行時相當于一個電流源，這樣在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，輸出端電壓不會隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化，這非常適合于當前主流的變速運行的風力機，可提高風能的利用效率；開關磁阻發(fā)電機可以在風力直接驅(qū)動下實現(xiàn)較高的發(fā)電效率，也省去了齒輪箱，使整個發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構更加簡潔、可靠，這也正是風力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢；而在運行過程中，開關磁阻發(fā)電機可控參數(shù)多，如開關角控制，電流斬波控制，PWM控制等，可方便的實現(xiàn)比較復雜的控制策略，靈活的控制輸出直流電壓和電流。
[0005]目前，風光互補型的發(fā)電系統(tǒng)較為多見，但采用開關磁阻發(fā)電機這種新型風力發(fā)電機與光伏發(fā)電互補的系統(tǒng)尚未見報道。
[0006]針對開關磁阻發(fā)電機直接輸出脈動的直流電的特點，其輸出接口部分的電能變換系統(tǒng)應與常規(guī)交流發(fā)電機輸出的完全不同，不像交流發(fā)電機那樣要先經(jīng)過整流環(huán)節(jié)，另外其輸出脈動的直流電更利于向蓄電池充電。
[0007]柴油發(fā)電機組是傳統(tǒng)的面向無電網(wǎng)覆蓋區(qū)域的常規(guī)發(fā)電裝置，其中的發(fā)電機當前一般采用交流同步發(fā)電機。
[0008]在我國一些偏遠無電網(wǎng)覆蓋的地區(qū)，往往也是較為貧困的農(nóng)村或牧區(qū)，這些地區(qū)大部分也意味著是干旱少雨、太陽能和風能豐富的三北地區(qū)，具有利用風能和太陽能得天獨厚的條件，但也需要投資少、維護方便的設施利用才有可行性；另外，柴油這類化石能源污染環(huán)境，而可再生能源的利用往往也更容易得到政府的補貼；所以，有效利用可再生能源，兼顧長效穩(wěn)定供電，同時簡化發(fā)供電系統(tǒng)結(jié)構、降低成本等方面之后，含可再生能源發(fā)電的多電源發(fā)供電設施在這些地區(qū)應具有應用的實際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)以上的【背景技術】，本實用新型提出采用開關磁阻發(fā)電機作為風力發(fā)電機，鼠籠式三相異步發(fā)電機為柴油發(fā)電機，開關磁阻發(fā)電機輸出電壓可調(diào)，風力、光伏、柴油發(fā)電三電源聯(lián)供及蓄電池儲能備用的多電源系統(tǒng)，可增強供電穩(wěn)定性和持久性，結(jié)構簡單可靠性高，成本低，維護簡單。
[0010]本實用新型的技術方案為:
[0011]風力、光伏、柴油發(fā)電三電源發(fā)供電系統(tǒng)，由開關磁阻風力發(fā)電系統(tǒng)1、光伏發(fā)電系統(tǒng)2、柴油發(fā)電機組系統(tǒng)3、升降壓斬波器4、蓄電裝置5、逆變器6、整流器7、交流負載8、直流負載9組成；其技術特征在于，所述開關磁阻風力發(fā)電系統(tǒng)I與所述升降壓斬波器4連接，升降壓斬波器4與所述光伏發(fā)電系統(tǒng)2均與所述蓄電裝置5連接，蓄電裝置5同時與所述逆變器6和所述直流負載9連接，逆變器6與所述交流負載8連接，所述柴油發(fā)電機組系統(tǒng)3同時與所述整流器7和交流負載8連接，整流器7與直流負載9連接。
[0012]所述的開關磁阻風力發(fā)電系統(tǒng)I包含風力機、開關磁阻發(fā)電機及其控制器和功率變換器。
[0013]所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)2包含光伏電池陣列及光伏控制器。
[0014]所述的柴油發(fā)電機組系統(tǒng)3中的發(fā)電機為鼠籠式交流異步發(fā)電機。
[0015]所述的升降壓斬波器4指的是可對輸入直流電壓進行升壓或降壓變換的斬波電路，具體是buck-boost斬波器或者Cuk斬波器或者Sepic斬波器或者Zeta斬波器，通過對其內(nèi)部唯一的電力電子開關管的開關占空比的調(diào)節(jié)，改變其輸出直流電壓大小。
[0016]所述的開關磁阻風力發(fā)電系統(tǒng)I既升降壓斬波器4，和所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)2通過串聯(lián)或者并聯(lián)的方式輸出直流電。
[0017]本實用新型的主要技術效果是:
[0018]本實用新型的風力、光伏、柴油發(fā)電三電源發(fā)供電系統(tǒng)，有效利用風能和太陽能，保護環(huán)境；在風能和太陽能或者其中之一較為豐富，并且足夠負載所需電能時，柴油發(fā)電機組系統(tǒng)停機，只有到風能和太陽能較弱，并且蓄電裝置中的電能也消耗殆盡不能滿足負載時，柴油發(fā)電機組才起動運行。
[0019]采用開關磁阻發(fā)電機作為風力發(fā)電機，開關磁阻發(fā)電機可直驅(qū)，本身的結(jié)構比永磁同步發(fā)電機更簡單成本更低；其直接輸出脈動的直流電，更利于給蓄電裝置充電，并且可以與同為直流電輸出的光伏電池并聯(lián)或串聯(lián)供電；簡化了電能變換結(jié)構降低了成本。
[0020]由于永磁同步發(fā)電機在長時期運行時難免會失磁，引起效率下降，另外高性能的永磁材料雖然磁性強但價格很貴；而電勵磁的同步發(fā)電機又需要專用直流電源；所以采用鼠籠式異步發(fā)電機的柴油發(fā)電機組系統(tǒng)簡化了結(jié)構降低了成本。
[0021]可見，本實用新型除相對風光互補、光伏與柴油互補、風力與柴油互補等已有的互補發(fā)電系統(tǒng)來說提高了供電的持續(xù)性和穩(wěn)定性外，也是一套結(jié)構簡單、低成本的系統(tǒng)，這點尤其重要，因為在偏遠無電網(wǎng)地區(qū)，往往也是技術人員難于前往維護、經(jīng)濟發(fā)展落后的地區(qū)，簡單的結(jié)構意味著可靠性高少維護，低成本更利于實際應用的可能。
【附圖說明】
[0022]圖1所示為本實用新型的風力、光伏、柴油發(fā)電三電源發(fā)供電系統(tǒng)結(jié)構圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示為風力、光伏、柴油發(fā)電三電源發(fā)供電系統(tǒng)結(jié)構圖，實際上也可以說是四電源系統(tǒng)，因為蓄電裝置5在風力和光伏均不能正常發(fā)電時，可代替它們向負載供電，只有到蓄電裝置5中的電能消耗殆盡不能滿足負載時，才起動柴油發(fā)電機組系統(tǒng)3。
[0024]開關磁阻風力發(fā)電系統(tǒng)I由小型的風力機及配套的小型開關磁阻發(fā)電機及其控制器、功率變換器構成，自行完成電壓反饋控制和最大功率點跟蹤控制，該系統(tǒng)為變速直驅(qū)型風力發(fā)電系統(tǒng)，其額定