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混合能源四相电输送系统的制作方法

2022-08-03 00:10:02 来源:中国专利 TAG:

1.本技术涉及电力输送系统,特别是涉及混合能源四相电输送系统。


背景技术:

2.随着时代的发展,人们对能源需求越来越大。当下大力发展新能源的同时,还注重新能源的高效利用,如何高效更好利用新能源也成为了当下的一大难题。
3.以风能源的利用为例。风能作为地球可再生清洁能源,储能大,分布广,碳排放为零等等优点。但是风能利用时也有缺点,不稳定,难控制。科学家们为了解决风能不稳定采用了很多方法。例如用蓄电池把不稳定的风能储存起来,用电高峰期才把电放出来;又或者把发出的电输送于抽水机,抽水机把水抽上至水库储存,电能转化为重力势能,需要用电时才把水库水放出来驱动发电机发电。
4.在这些能源利用技术中,都有一些共同的问题,这些能源经过一次或多次转化,成为其他势能,再对该势能进行利用,这个过程中存在能量转化的问题。转化次数越多,损失的能量就越多。以抽水蓄能为例,虽然整个过程比较环保,但是由于风力发出的电能

抽水机的机械能

水的重力势能

水的重力动能

水对发电机做工

电能输出;需要经过非常多的转化步骤,每一个转化的步骤都不可能将能量全部转化,每个步骤都有能量的损失,步骤越多则最终的能量利用率越低。


技术实现要素:

5.基于此,本技术的目的在于,提供混合能源四相电输送系统,其具有将清洁能源直接并入电网且成本低的优点。
6.本技术的一方面,提供一种混合能源四相电输送系统,包括第一能源电路、第二能源电路以及电网三相输电线;所述第一能源电路包括第一电源组件、第一进线、第一总出线、第二总混合出线;所述第一进线的一端与所述第一电源组件的低电位端连接,所述第一总出线的一端与所述第一电源组件的高电位端连接;
7.所述第二能源电路包括第二甲电源组件、第二甲进线、第二甲出线、第二乙电源组件、第二乙进线、第二乙出线;所述第二总混合出线与所述第一总出线连接,并形成第一连接点;所述第二甲进线的一端与所述第二甲电源组件的低电位端连接,所述第二甲出线的一端与所述第二甲电源组件的高电位端连接;所述第二乙进线的一端与所述第二乙电源组件的低电位端连接,所述第二乙出线的一端与所述第二乙电源组件的高电位端连接;
8.所述第二甲出线的另一端与所述第二总混合出线连接,并形成第二甲连接点;所述第二乙出线的另一端与所述第二总混合出线连接,并形成第二乙连接点;
9.还包括多个二极管,其一所述二极管设置在所述第一总出线上,并位于所述第一电源组件和所述第一连接点之间;另一所述二极管设置在所述第二总混合出线上,并位于所述第一连接点与所述第二甲连接点之间;又一所述二极管设置在所述第二甲出线上,再一所述二极管设置在所述第二乙出线上;
10.所述第一进线的另一端、所述第二甲进线的另一端、所述第二乙进线的另一端、所述电网三相输电线的中性点端分别与总地线的公共端连接;所述第一总出线的另一端和所述第二总混合出线的另一端,分别通过第一用户负载组件、第二用户负载组件与所述总地线引出的零线连接。
11.本技术所述的混合能源四相电输送系统,实现了风能、太阳能、潮汐能等等,不用再想办法储存,或者用贵重并网逆变器并入电网中的三相电进行输出,解决了这些时有时无的清洁能源并网对电网造成不稳定性的问题。本技术对这些清洁能源通过第四条电缆分开传送,避免了对电网三相电产生谐波污染,本技术的技术简单易维修又降低了成本,还减轻了电网的带载负担。此外,还可以让小家庭变成一个小型发电站,不需要复杂又贵重的逆变仪器,就可以把清洁能源并入该电源电路中使用,进而吸收更大面积的清洁能源,实现能源共享。最终实现新能源高效利用且节约成本。
12.进一步地,所述用户负载包括第一负载组件和第二负载组件;
13.所述第一负载组件的两端分别与所述第一总出线和所述总地线引出的零线连接;所述第二负载组件的两端分别与所述第二总混合出线和所述总地线引出的零线连接。
14.进一步地,所述第一负载组件包括并联设置的阻性负载、感性负载、容性负载以及泄波电路;所述泄波电路用于消耗所述第一总出线上的干扰波电能;
15.所述第二负载组件包括并联设置的阻性负载、感性负载、容性负载以及泄波电路;所述泄波电路用于消耗所述第二总混合出线上的干扰波电能。
16.进一步地,所述第二甲电源组件包括太阳能发电组件;该太阳能发电组件包括太阳能直流电源、蓄能电容以及太阳能用户负载,多个所述太阳能直流电源依次串联组成太阳能直流电源组,所述蓄能电容与所述太阳能直流电源组并联,以提高太阳能的能源输出效率;所述太阳能用户负载与所述蓄能电容并联;
17.所述太阳能直流电源组的一端接入所述第二总混合出线,并形成所述第二甲连接点,该线路上位于所述太阳能直流电源组与所述第二甲连接点之间设置有二极管,用于阻止外部电源进入太阳能直流电源组中。
18.进一步地,所述第二乙电源组件包括小型风力发电组件,该小型风力发电组件包括小型风力发电机、三相变压器、三相整流桥、蓄能滤波电容、以及小型风力发电组件用户负载,所述小型风力发电机三相输出端接入所述三相变压器的三相输入端;
19.所述三相变压器输出端接入所述三相整流桥中,三相整流桥整流后输出于所述蓄能滤波电容,经过整流滤波后再输出于所述第二总混合出线,并形成所述第二乙连接点,该线路上位于所述蓄能滤波电容和所述第二乙连接点之间设置有二极管,用于阻止外部电源输入所述小型风力发电机组。
20.进一步地,所述第一负载组件还包括干扰波削弱电路,所述干扰波削弱电路包括外削波阻性负载、二极管、削波电容以及内削波阻性负载;所述二极管和外削波阻性负载的一端接入所述第一总出线,其二极管另一端分别与所述削波电容和所述内削波阻性负载的一端连接,所述外削波阻性负载、削波电容和所述内削波阻性负载并联后接地;
21.所述第一负载组件的干扰波削弱电路与所述第一负载组件的感性负载、阻性负载和容性负载和并联;
22.所述第二负载组件还包括干扰波削弱电路,所述干扰波削弱电路包括外削波阻性
负载、二极管、削波电容以及内削波阻性负载;所述二极管和外削波阻性负载的一端接入所述第二总混合出线,其二极管另一端分别与所述削波电容和所述内削波阻性负载的一端连接,所述外削波阻性负载、削波电容和所述内削波阻性负载并联后接地;
23.所述第二负载组件的干扰波削弱电路与所述第二负载组件的感性负载、阻性负载和容性负载并联。
24.进一步地,所述小型风力发电机组给小型风力发电控制器供电,所述小型风力发电控制器给用户蓄电池组充电。
25.进一步地,所述第一电源组件包括风能供电系统,该风能供电系统包括风能整流滤波系统和风能直流能源逆变系统,所述风能整流滤波系统的输出端与所述风能直流能源逆变系统的输入端相连。
26.进一步地,所述风能整流滤波系统包括发电机组、三相整流桥以及滤波蓄能电容组,发电机组、三相整流桥以及滤波蓄能电容组依次相连;
27.所述风能直流能源逆变系统将风能整流滤波系统得到的直流电进行降压,得到低压矩形波直流电。
28.进一步地,还包括阻性用电器,该阻性用电器分别与所述第一能源电路和所述第二能源电路并联。
29.为了更好地理解和实施,下面结合附图详细说明本技术。
附图说明
30.图1为本技术示例性的混合能源四相电输送系统的电路图;
31.图2为本技术示例性的混合能源四相电输送系统的一种使用状态的电路图;
32.图3为图2所示电路图附加附图标识的电路图;
33.图4为本技术示例性的混合能源四相电输送系统的另一种使用状态的电路图;
34.图5为本技术示例性的第一能源电路和第二能源电路的具体电路结构的示意图;
35.图6为本技术示例性的第一电源组件单独工作时的输出电压波形图;
36.图7为本技术示例性的第二甲电源组件单独工作时的输出电压波形图;
37.图8为本技术示例性的第二乙电源组件单独工作时的输出电压波形图;
38.图9为本技术示例性的第一总出线上的电压状态输出波形图;
39.图10-1为本技术示例性的第一电源组件、第二甲电源组件和第二乙电源组件一起工作时的第二总混合出线上的电压输出波形图;
40.图10-2为本技术示例性的只有第一电源组件、第二甲电源组件工作,而第二乙电源组件不工作时的第二总混合出线上的电压输出波形图;
41.图10-3为本技术示例性的只有第一电源组件、第二乙电源组件工作,而第二甲电源组件不工作时的第二总混合出线上的电压输出波形图;
42.图10-1至图10-3为第二总混合出线的主要结构基本状态下的电压输出波形图;
43.图11为本技术示例性的风能整流滤波后的直流电源电压输出波形图;
44.图12为本技术示例性的风能整流滤波系统的电路图;
45.图13为本技术示例性的风能直流能源逆变系统的电路图。
具体实施方式
46.在本技术的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本技术和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
47.对现有技术存在的问题,以及根据现有技术的清洁能源的利用原理,提出了一种新能源的利用方式。
48.请参阅图1-图12所示,本技术示例性的一种混合能源四相电输送系统,包括第一能源电路、第二能源电路以及电网三相输电线;所述第一能源电路包括第一电源组件a-dc、第一进线11、第一总出线12;所述第一进线11的一端与所述第一电源组件a-dc的低电位端连接,所述第一总出线12的一端与所述第一电源组件a-dc的高电位端连接;
49.所述第二能源电路包括第二甲电源组件u1-dc、第二甲进线21、第二甲出线22、第二乙电源组件u2-dc、第二乙进线23、第二乙出线24、第二总混合出线13;所述第二总混合出线13与所述第一总出线12连接,并形成第一连接点14;所述第二甲进线21的一端与所述第二甲电源组件u1-dc的低电位端连接,所述第二甲出线22的一端与所述第二甲电源组件u1-dc的高电位端连接;所述第二乙进线23的一端与所述第二乙电源组件u2-dc的低电位端连接,所述第二乙出线24的一端与所述第二乙电源组件u2-dc的高电位端连接;
50.所述第二甲出线22的另一端与所述第二总混合出线13连接,并形成第二甲连接点25;所述第二乙出线24的另一端与所述第二总混合出线13连接,并形成第二乙连接点26;
51.还包括多个二极管,其一所述二极管d25设置在所述第一总出线上,并位于所述第一电源组件a-dc和所述第一连接点14之间;另一所述二极管d31设置在所述第二总混合出线13上,并位于所述第一连接点14与所述第二甲连接点25之间;又一所述二极管d32设置在所述第二甲出线22上,再一所述二极管d33设置在所述第二乙出线24上;
52.所述第一进线11的另一端、所述第二甲进线21的另一端、所述第二乙进线23的另一端、所述电网三相输电线的中性点端分别与总地线的公共端连接;所述第一总出线12的另一端和所述第二总混合出线13的另一端,分别通过第一用户负载组件30和第二用户负载组件40与所述总地线引出的零线n的另一端连接。
53.本技术所述的混合能源四相电输送系统,实现了风能、太阳能、潮汐能等等,不用再想办法储能,或者用贵重并网逆变器并入电网中的三相电进行输出,解决了这些时有时无的清洁能源并网对电网造成不稳定性的问题。本技术对这些清洁能源通过第四条电缆分开传输,由于运输没有用单相或三相并网逆变器,避免了对电网三相电产生谐波污染,本技术的技术简单易维修又降低了成本,还减轻了电网的带载负担。此外,还可以让小家庭变成一个小型发电站,不需要复杂又贵重的逆变仪器,就可以把清洁能源并入该电源电路中使用,进而吸收更大面积的清洁能源,实现能源共享。最终实现新能源高效利用且节约成本。
54.继续参阅图1至图4所示,从第一总出线12上输出的电压状态对应的附图标识为a1-dc;从第二总混合出线13上输出的电压状态对应的附图标识为b-dc。a1-dc和b-dc两个输出统称为第四相电。通过本技术输出的第四相电的电压,与传统的电网三相电(u、v、w)的结合,形成四相电。形成的四相电可以是第一总出线a1-dc与电网三相电的结合,也可以是
第二总混合出现b-dc与电网三相电的结合。进一步的,根据架设的地方和位置不同,例如某些地区铺设的第四相电中是第一总出线a1-dc,此时家庭用户接入的是a1-dc与电网三相电的结合;再例如某些地区铺设的第四相电中是第二总混合出线b-dc,此时接入家庭用户的是b-dc与电网三相电的结合;甚至还可以同一家庭用户既铺设有a1-dc,又铺设有b-dc作为第四相电,此时只需要自行取舍选择哪个作为第四相电接入使用。
55.进一步的,第一总出线a1-dc为第一电源组件a-dc的直接输出,a-dc为pwm脉宽调制直流输出。
56.第二总混合出线b-dc是第一电源组件a-dc、第二甲电源组件u1-dc和第二乙电源组件u2-dc的并联结合的输出结果。
57.进一步的,a1-dc与电网三相电的结合是一种四相电输送形式,可广泛使用;而b-dc是家庭用户当地产生的能源(比如第二甲电源组件u1-dc、第二乙电源组件u2-dc产生的能源)与第一电源组件a-dc的能源的结合,得到的第四相电b-dc只能在家庭用户当地使用,而b-dc的混合能源不会进入a1-dc的能源中。
58.如图2至图4所示,二极管d31单向导电性作用,第二甲电源组件u1-dc、第二乙电源组件u2-dc产生的能源,只会在第二总混合出线b-dc的电路中当地(局域内部)使用,而不会进入第一总出线a1-dc的电路中使用。二极管d32的作用,阻止第一电源组件a-dc的电压某一时间段高于第二甲电源组件u1-dc的电压时,给第二甲电源组件u1-dc的能源电路进行充电或者做功。二极管d33的作用,阻止第一电源组件a-dc的电压某一时间段高于第二乙电源组件u2-dc的电压时,给第二乙电源组件u2-dc的能源电路进行充电或者做功。
59.如图4所示,u、v、w为电网三相电输出;n为零线;pe为地线。此第四相电路更适合于阻性负载电路的接入和使用;阻性负载如附图标识为a1-dc电路上的r8和b-dc电路上的r15;阻性负载代表为阻性用电器,阻性用电器如电饭煲,电热水器,取暖器,电热水壶等等。
60.继续参阅图3至图5所示,进一步地,所述用户负载包括第一负载组件30和第二负载组件40;
61.所述第一负载组件30的两端分别与所述第一总出线12和所述总地线引出的零线n连接;所述第二负载组件40的两端分别与所述第二总混合出线13和所述总地线引出的零线n连接。
62.进一步地,所述第一负载组件30包括并联设置的阻性负载(例如电阻r8)、感性负载(例如电感l4)、容性负载(例如电容c13)以及泄波电路(例如二极管d27和电阻r9);所述泄波电路用于消耗所述第一总出线12上的容性负载c13与感性负载l4某一时间段自振荡产生的干扰波电能;
63.所述第二负载组件40包括并联设置的阻性负载(例如电阻r15)、感性负载(例如电感l6)、容性负载(例如电容c18)以及泄波电路;所述泄波电路用于消耗所述第二总混合出线13上的容性负载c18与感性负载l6某一时间段自振荡产生的干扰波电能。
64.进一步地,所述感性负载代表的是:如电线上的分布电感、电抗器、变压器等等;所述容性负载代表的是:如电线上的分布电容、陶瓷电容、安规电容等等。
65.所述第二负载组件40的泄波电路包括二极管d35和阻性负载r16,其连接关系和接入第二总混合出线13的方式如附图5所示。设置二极管d35,使得某一时间段产生的反向干扰波电流只能从r16下端流入,经过r16和d35,然后电流从d35上端流出,二极管d35阻止外
部电源从上向下输入。
66.进一步地,参阅图5,所述两个泄波电阻电路上分别设置有二极管d27和d35,二极管阻止外部电源对泄波电阻电路正向输入(正向指的是能源电流从泄波电阻电路上面向下输出),防止消耗浪费正向输入电能。线路上某一时间段都没能源输出时也就是线路电压为0时,容性负载与感性负载自身储存的电能就会lc振荡产生正负两个不同方向的干扰波电能。反向负干扰波电流只能从泄波电阻电路下面gnd流入,经过泄波电阻r9和r16,再通过两个二极管d27和d35向上流出。此电路用以消弱反向负干扰波电能,以热的形式消耗反向负干扰波电能。
67.所述lc谐振产生的干扰波会形象电器元件的使用与寿命,还会让电线发热。
68.在一些优选示例中,参阅图3至图5,所述第二甲电源组件u1-dc包括太阳能发电组件;该太阳能发电组件包括太阳能直流电源e1,e2,e3、蓄能电容c15以及太阳能用户负载r11,多个所述太阳能直流电源(e1、e2和e3)依次串联得到太阳能直流源组,并得到电压v1,如图7所示。所述蓄能电容c15与太阳能直流电源组并联,以提高太阳能的能源输出效率;所述太阳能用户负载与所述蓄能电容并联;
69.所述太阳能直流电源组的一端(高电位端)接入所述第二总混合出线13,并形成所述第二甲连接点25,其串联的另一端(低电位端)接公共端(例如公共地gnd);该线路上位于所述太阳能直流电源组与所述第二甲连接点25之间设置有二极管d32,用于阻止外部电源进入太阳能发电组件中。太阳能直流电源组只有输出与截至输出两种状态,没有外部电源对它进行反充状态。
70.进一步地,太阳能用户负载r11为太阳能用户家用内负载。
71.进一步地,太阳能直流电源e1,e2和e3分别是太阳能发出的直流电源。蓄能电容c15,能够提高太阳能电池组的能源输出效率。太阳能用户负载r11可以代表自发电自家使用的阻性负载用电器,如电饭煲,电热水器,取暖器,电热水壶等等;提高电源利用效率。
72.需要说明的是,附图6至附图10-3所示的波形图中,带竖条纹的方框表示第一电源组件a-dc输出的pwm脉宽调制直流电波形,带横条纹的方框表示第二甲电源组件u1-dc输出的直流电波形,带斜条纹的方框表示第二乙电源组件u2-dc输出的直流电波形。再有,从图10-1可知,当电路中同时存在第二甲电源组件u1-dc和第二乙电源组件u2-dc一起工作输出时,由于第二乙电源组件u2-dc电压v2比第二甲电源组件u1-dc电压v1高,所以能够向外输出电能电压的是第二乙电源组件u2-dc,也就是那个电源电压高那个电源就输出于b-dc,具体原理,参阅后续的论述。
73.如下阐述第二总混合出线上只有a-dc和u1-dc工作,而u2-dc不工作时的基本混合输出状态。
74.第二总混合出线上,a-dc和u1-dc工作,然后输出至第二负载组件40电路中。对应的电路图,参阅图3至图5所示。
75.如图6、图7和图10-2所示,参阅了三张图的同一周期,在0到t/2周期内(1t表示一个周期,t/2表示半个周期,下同),第一电源组件a-dc的电压va高于第二甲电源组件u1-dc的电压v1,那么此时第二总混合出线b-dc的输出电压由第一电源组件a-dc提供。这个周期时间段,第二甲电源组件u1-dc的电压v1低于第一电源组件a-dc的电压va,由于共用一个地gnd,两个电源的高电位端出线也在同一条线上,那么电压高一方会向电压低一方进行输
出,这时二极管d32可以阻止第一电源组件a-dc的电压va进入第二甲电源组件u1-dc中,第一电源组件a-dc的电压va截至于二极管d32,得到的输出电压的波形图如图10-2所示。
76.此外,在0到t/2周期内,太阳能发电组件u1-dc因为没有给第二负载组件40电路供电,所以总输出工作量减少。对外输出量减少,那么太阳能直流电源组电压会升高,升高的电压可以给电容c15充更多的电能,电容c15充的电能可用于后面的放电,也可以提高家用内电路的负载能源输出,比如给太阳能用户负载r11输出。
77.如图6、图7和图10-2所示,参阅了三张图的同一周期,在t/2到t周期内,第一电源组件a-dc的电压输出为0。而这半个周期内,第二甲电源组件u1-dc的电压v1高于第一电源组件a-dc的电压。这个时间段第二甲电源组件u1-dc的电能电压就可以输出到第二总混合出线b-dc的电路中,对第二负载组件40电路进行做功。由于负载输出增加,太阳能直流电源组产生压降,电容c15前周期存储的高电能,就得以释放于第二负载组件40电路中,提高了能源利用效率。最后第一电源组件a-dc和第二甲电源组件u1-dc合并输出。最后得到这半个周期的波形图,如图10-2中的t/2至t这半个周期的波形所示。二极管d31可以阻止第二甲电源组件u1-dc的电压v1进入第一电源组件a-dc中。
78.进一步的,阻性负载r11代表第二甲电源组件u1-dc自使用的阻性负载用电器,如电饭煲,电热水器,取暖器,电热水壶等等。设置阻性负载r11以提高电源利用效率。
79.进一步的,还可以提供第二甲电源组件u1-dc的内供电使用方式:太阳能直流电源e3给太阳能控制器mppt供电,太阳能控制器mppt给电动车蓄电池组进行充电,这方式进一步提高能源利用效率。
80.在一些优选示例中,如图5所示,所述第二乙电源组件u2-dc包括小型风力发电组件,该小型风力发电组件包括小型风力发电机、三相变压器、三相整流桥、蓄能滤波电容c16、以及小型风力发电组件用户负载r12,所述小型风力发电机三相输出端接入所述三相变压器的三相输入端,三相变压器输出端接入所述三相整流桥中,三相整流桥整流后输出于所述蓄能滤波电容c16,经过整流滤波后再输出于所述第二总混合出线13,并形成所述第二乙连接点26,该线路上位于所述蓄能滤波电容c16上端和所述第二乙连接点26之间设置有二极管d33,用于阻止外部电源输入所述小型风力发电机组中。
81.进一步地,小型风力发电组件包括小型风力发电机、三相变压器、三相整流桥、蓄能滤波电容c16,小型风力发电机的三相输出端接入三相变压器的输入端,三相变压器的输出端接入三相整流桥的输入端,三相整流桥整流出纹波直流电,输出到蓄能滤波电容c16滤波,滤波后得到平稳直流电源输出,此电源输出电压为v2,如图8所示。此电源并接入到第二总混合出线13上。在蓄能滤波电容c16与第二乙连接点之间,设置二极管d33,用于阻止外部电源输入第二乙电源组件u2-dc。
82.进一步地,还有小型风力发电组件用户自家内负载r12;该用户自家内负载r12与蓄能滤波电容c16并联,该阻性负载r12的电能来源于第二乙电源组件u2-dc内部。
83.进一步地,还可以小型风力发电机三相线圈(图中未标识)给小型风力发电控制器mppt(图中未标识)供电,所述小型风力发电控制器mppt(图中未标识)给用户蓄电池组充电(图中未标识)。
84.如下阐述第二总混合出线上只有a-dc和u2-dc工作,而u1-dc不工作时的基本混合输出状态。
85.第二总混合出线上,a-dc和u2-dc工作,然后输出至第二负载组件40电路中。对应的电路图,参阅图3至图5所示。
86.该小型风力发电机,以家庭小型风力发电为例。
87.当有风对小型风力发电机进行做功时,小型风力发电机三相线圈产生感应电动势,经过三相变压器变压,变压后通过三相整流桥和蓄能滤波电容c16滤波得出平稳直流电源电压,即第二乙电源组件u2-dc的电压v2,如图8所示。该电源最终接入第二总混合出线13中。
88.如图6、图8和图10-3所示,参阅了三张图的同一周期,在0到t/2周期内,第一电源组件a-dc的电压va高于第二乙电源组件u2-dc的电压v2,那么此时第二总混合出线b-dc的输出电压由第一电源组件a-dc提供,电压大小为va.。这个周期时间段,第二乙电源组件u2-dc的电压v2低于第一电源组件a-dc的电压va,由于共用一个地gnd,两个电源的高电位端出线也在同一条线上,那么电压高一方会向电压低一方进行输出,这时二极管d33可以阻止第一电源组件a-dc的电压va进入第二乙电源组件u2-dc中,第一电源组件a-dc的电压va截至于二极管d33,得到的输出电压的波形图如图10-3所示。
89.此外,在0到t/2周期内,小型风力发电组件u2-dc因为没有给第二负载组件40电路供电,所以总输出工作量减少。对外输出量减少,那么小型风力发电组件u2-dc的电压会升高,升高的电压可以给电容c16充更多的电能,电容c16充的电能可用于后面的放电,也可以提高家用内电路的负载能源输出,比如给小型风力发电用户负载r12输出。
90.此时,第二总混合出线b-dc与第一总出线a1-dc的电压值相等。
91.如图6、图8和图10-3所示,参阅该三幅图的同一周期,在t/2到t周期内,第一电源组件a-dc的电压输出为0。而这半个周期内,第二乙电源组件u2-dc的电压v2高于第一电源组件a-dc的电压。这个时间段第二乙电源组件u2-dc的电能电压就可以输出到第二总混合出线b-dc的电路中,对第二负载组件40电路进行做功。由于负载输出增加,小型风力发电组件u2-dc整流滤波后的直流电压产生压降,电容c16前周期存储的高电能,就得以释放于第二负载组件40电路中,提高了能源利用效率。最后第一电源组件a-dc和第二乙电源组件u2-dc合并输出。最后得到这半个周期的波形图,如图10-3中的t/2至t这半个周期的波形所示。二极管d31可以阻止第二乙电源组件u2-dc的电压v2进入第一电源组件a-dc和第一总出线a1-dc中。
92.在一些优选示例中,所述小型风力发电机线圈给小型风力发电控制器mppt供电,所述小型风力发电控制器mppt给用户蓄电池组充电。
93.进一步的,阻性负载r12代表第二乙电源组件u2-dc用户自使用的阻性负载用电器,如电饭煲,电热水器,取暖器,电热水壶等等。设置阻性负载r12以提高电源利用效率。
94.此外,还可以提供小型风力发电机的内供电使用方式,小型风力发电机的三相线圈对小型风力发电控制器mppt供电,小型风力发电控制器mppt给电动车蓄电池组进行充电;这方式进一步提高能源利用效率。
95.如下阐述第二总混合出线上a-dc、u1-dc和u2-dc都工作时的基本混合输出状态。
96.第二总混合出线上,a-dc、u1-dc和u2-dc都工作,然后输出至第二负载组件40电路中。对应的电路图,参阅图3至图5所示。
97.如图6、图7、图8和图10-1所示,参阅了四张图的同一周期,在0到t/2周期内,第一
电源组件a-dc的电压va高于第二甲电源组件u1-dc的电压v1和第二乙电源组件u2-dc的电压v2,那么此时第二总混合出线b-dc的输出电压由第一电源组件a-dc提供。这个周期时间段,第二甲电源组件u1-dc的电压v1和第二乙电源组件u2-dc的电压v2低于第一电源组件a-dc的电压va,由于共用一个地gnd,三个电源的高电位端出线也在同一条线上,那么电压高一方会向电压低一方进行输出,这时二极管d32和d33可以阻止第一电源组件a-dc的电压va进入第二甲电源组件u1-dc和第二乙电源组件u2-dc中,第一电源组件a-dc的电压va截至于二极管d32和d33,得到的输出电压的波形图如图10-1所示。
98.此外,在0到t/2周期内,第二甲电源组件u1-dc和第二乙电源组件u2-dc没有给第二负载组件40电路供电,所以总输出工作量减少。对外输出量减少,第二甲电源组件u1-dc和第二乙电源组件u2-dc的电压会升高,升高的电压可以给电容c15和c16充更多的电能,电容c15和c16充的电能可用于后面的放电,也可以提高家用内电路的负载能源输出,比如给用户负载r11和r12的输出。
99.如图6、图7、图8和图10-1所示,参阅了四张图的同一周期,在t/2到t周期内,第一电源组件a-dc的电压输出为0。而这半个周期内,第二乙电源组件u2-dc的电压v2高于第一电源组件a-dc的电压和第二甲电源组件u1-dc的电压v1。这个时间段第二乙电源组件u2-dc的电能电压就可以输出到第二总混合出线b-dc的电路中,对第二负载组件40电路进行做功。由于负载输出增加,第二乙电源组件u2-dc的电压产生压降,电容c16前周期存储的高电能,就得以释放于第二负载组件40电路中,提高了能源利用效率。第二甲电源组件u1-dc因为没有给第二负载组件40电路供电,所以总输出工作量减少。对外输出量减少,那么第二甲电源组件u1-dc电压会升高,虽然对外无法输出,但可以提高家用内电路的负载能源输出,比如给太阳能用户负载r11输出;还可以通过太阳能控制器mppt给电动车蓄电池组进行充电,这些方式进一步提高能源利用效率。
100.最后第一电源组件a-dc和第二乙电源组件u2-dc合并输出于第二总混合出线b-dc中。最后得到这半个周期的波形图,如图10-1中的t/2至t这半个周期的波形所示。二极管d31可以阻止第二乙电源组件u2-dc的电压v2和第二甲电源组件u1-dc的电压v1进入第一电源组件a-dc和第一总出线a1-dc中。
101.进一步的,阻性负载r11和r12代表第二甲、乙电源组件自使用的阻性负载用电器,如电饭煲,电热水器,取暖器,电热水壶等等。设置阻性负载r11和r12以提高电源利用效率。
102.如下阐述第一总出线上,a-dc工作时的基本输出状态。
103.第一总出线上,a-dc工作,然后输出至第一负载组件30电路中。对应的电路图,参阅图3至图5所示。
104.如图6和图9所示,参阅了两张图的同一周期,在0到t/2周期内,第一电源组件a-dc的电压va等于第一总出线a1-dc的电压,那么此时第一总出线a1-dc的输出电压由第一电源组件a-dc提供。得到的输出电压的波形图如图9所示。
105.如图6和图9所示,参阅了两张图的同一周期,在t/2到t周期内,第一电源组件a-dc的电压输出为0。而这半个周期内,第一电源组件a-dc的电压和第一总出线a1-dc的电压都是0;如图7和图8所示,这个时间段第二甲、乙电源组件电能电压不为0,为防止第二甲、乙电源组件的电能对第一负载组件30电路的影响,设置二极管d31可以阻止第二甲、乙电源组件的电压v1、v2进入第一总出线a1-dc电源电路中。由上得出,第一总出线a1-dc输出的电压波
形图与第一电源a-dc输出的电压波形图一模一样。
106.在一些优选示例中,如图3和图5所示,所述第一负载组件30还包括干扰波削弱电路,所述干扰波削弱电路包括外削波阻性负载r6、二极管d26、削波电容c12以及内削波阻性负载r7;所述二极管d26和外削波阻性负载r6的一端接入所述第一总出线12,其二极管d26另一端分别与所述削波电容c12和所述内削波阻性负载r7的一端连接,所述外削波阻性负载r6、削波电容c12和所述内削波阻性负载r7并联后接地;
107.所述第一负载组件的干扰波削弱电路与所述第一负载组件的感性负载l4、阻性负载r8和容性负载c13和并联;
108.所述第二负载组件40还包括干扰波削弱电路,所述干扰波削弱电路包括外削波阻性负载r13、二极管d34、削波电容c17以及内削波阻性负载r14;所述二极管d34和外削波阻性负载r13的一端接入所述第二总混合出线13,其二极管d34另一端分别与所述削波电容c17和所述内削波阻性负载r14的一端连接,所述外削波阻性负载r13、削波电容c17和所述内削波阻性负载r14并联后接地;
109.所述第二负载组件的干扰波削弱电路与所述第二负载组件的感性负载l6、阻性负载r15和容性负载c18并联;
110.进一步的,拿第一总出线a1-dc电路举例说明;参考图4和图5所示,由于电网电路上存在大量感性负载与容性负载,参阅附图9所示,当电压到达t/2与t时间段时,第一总出线a1-dc上这时间段没有电压供给,此时电压为0,大量的感性负载l4与容性负载c13自身存储的电能就会产生自充放电。lc振荡产生正负相反的干扰波污染。电阻r6消耗电网电路上的正向干扰波电能,电容c12和电阻r7加大吸收和消耗反向干扰波电能。二极管d26阻止第一总出线a1-dc对电容c12进行充电和阻止对电阻r7做功。负反方向干扰波电流从该电路的接地端gnd流入,从该电路的二极管d26上端流出,通过做功方式,以热的形式消耗掉干扰波电能。
111.感性负载l4代表电网电路中存在的感性负载,如:变压器、分布电感、滤波电感等等。电阻r8代表电路中的阻性负载,如阻性用电器电饭煲,电热水器,取暖器,电热水壶等等。容性负载c18代表电网电路中存在的容性负载,如:分布电容、安规电容、陶瓷电容等等。
112.本技术设置的干扰波削弱电路,其可以装于阻性加热用电器中,又可以滤干扰波,又可以用于加热,实现能源利用最大化。
113.在一些优选示例中,所述第一电源组件a-dc包括风能供电系统,该风能供电系统包括风能整流滤波系统和风能直流能源逆变系统,所述风能整流滤波系统输出端与所述风能直流能源逆变系统输入端相连。
114.进一步的,如图12和图13,风能整流滤波系统的输出高电位端(c-dc )与风能直流能源逆变系统的输入高电位端相连;风能整流滤波系统的输出低电位端(c-dc-)与风能直流能源逆变系统的输入低电位端相连,并且风能整流滤波系统的输出低电位端(c-dc-)与风能直流能源逆变系统的输入低电位端共同接入公共地gnd。
115.进一步的,风能直流能源逆变系统将风能整流滤波系统得到的高压直流电进行降压,得到低压pwm脉宽调制直流电a-dc。
116.进一步的,风能供电系统为大型风能发电系统;对应的,风能整流滤波系统为大型风能整流滤波系统,风能直流能源逆变系统为大型风能直流能源逆变系统。
117.进一步地,所述风能整流滤波系统包括风能发电机、三相整流桥以及滤波蓄能电容组;
118.进一步的,如图12所示,风吹过风能发电机的扇叶让其旋转,风能发电机产生感应电动势,并输出三相电(u、v、w)。三相电经过三相整流桥输出纹波直流电,纹波直流电由滤波蓄能电容组滤波,得出纹波相对平滑的直流电。三组风能发电机产生的直流电串联起来,得出的高压直流电c-dc,如图11所示,电压大小为vf。
119.在一些优选实施例中,所述风能直流能源逆变系统将风能整流滤波系统得到的高压直流电进行降压,得到低压pwm脉宽调制直流电a-dc,如图6所示。
120.进一步地,如图13所示,pwm脉冲发生器产生pwm脉冲信号,信号通过电阻r1限流,分别进入igbt隔离驱动模块1和igbt隔离驱动模块2。
121.igbt隔离驱动模块1得到信号后,控制igbt1的开与关;igbt隔离驱动模块2得到信号后,控制igbt2的开与关。线圈l2两端电压产生一个类似于矩形波的直流电,矩形波直流电经过电源变压器t1变成低压矩形波直流电,得出的低压pwm脉宽调制直流电a-dc,如图6所示。通过a-dc 和a-dc-两根电源线输出。
122.需要进一步说明的是:5v dc为pwm脉冲发生器的供电,gnd为公共接地端负极,15v dc为igbt隔离驱动模块1和igbt隔离驱动模块2的供电;电阻r2和电阻r4是igbt驱动信号的限流电阻,电阻r3和电阻r5是igbt电容自放电电阻,二极管d20~d23是续流二极管,线圈l2的自放电通过续流二极管给电容c10蓄能充电。电容c10起到给电路循环充电放电的作用;二极管d24起到防电倒流,单向输出的作用。线圈l3和电容c11对电路起到阻高频电压滤波的作用。
123.在一些优选示例中,如图5所示,进一步地,还包括阻性负载r8和阻性负载r15来代表的阻性用电器,该阻性用电器分别与所述第一负载组件电路和所述第二负载组件电路分别并联。
124.阻性用电器比如为电饭煲、电热水壶等等。
125.本技术的混合能源四相电输送系统,是由多种清洁能源的融合并通过第四条电缆运输的一种电力输送方式。
126.其中的混合能源指的是:太阳能、风能、潮汐能等等。四相电指的是在电网中的三相三条火线电缆电力运输的基础上,增加一条火线用于混合能源的单独运输的线缆。
127.这种能源利用方式是把风能、太阳能又或者潮汐能等等,通过技术把他们的电能合并在一起,经过第四相电电缆运输到千家万户。这种输电方式的另一大特点是,还可以让每个家庭变成一个小发电站,把每个家庭发出的小电能通过四相电电缆输送于电网中,积少成多,补充电网电力。
128.本技术的电源运输方式为直流电,那么就可以前端使用高压直流运输。相较于交流运输同电压同距离上,线上损失的能量更少。
129.相对于现有的能源利用方式来说,本技术存在如下的优点:
130.1、减轻电网电力负担;
131.2、减少时有时无不稳定的电对电网造成的冲击,造成调峰困难;
132.3、减少不稳定的电通过并网逆变器产生类似模拟正弦波的电并入电网,从而对纯正弦波的电产生谐波污染;
133.4、能源利用方式简单,不易出故障,成本低;
134.5、可以让许多家庭都成为一个小型发电站,吸收更大面积的清洁能源,实现能源共享。
135.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本技术构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本技术的保护范围。
再多了解一些

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