CN2874894Y

CN2874894Y - 抗大风、无级卸载的风力发电控制器

Info

Publication number: CN2874894Y
Application number: CN 200620069104
Authority: CN
Inventors: 张为民
Original assignee: 张为民
Current assignee: Hefei Win Power Co., Ltd.
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2016-01-26

Abstract

本实用新型公开了一种抗大风、无级卸载的风力发电控制器，包括有主电路和控制电路，本实用新型采用场效应管和继电器组成两极控制***，利用单片机进行智能控制，在正常风速下，风力发电机输出的电能有两个流向，一方面，最大限度地保证蓄电池充电所需的能量。如果风力发电所产生的电能超过蓄电池的需要，则通过调节卸载场效应管的脉宽将多余的能量卸除。而不是通过继电器或场效应管来完全接通卸载电阻，完全接通会导致能量的浪费。这样调节卸载功率管的脉宽可以卸载连续变化的能量，即无级卸载。在大风状态下，通过继电器接通卸荷，并切断风机与内部控制***的电气连接，以保护内部控制***。由于继电器的抗冲击能力较强，所以，***在大风状态下的可靠性也很高。

Description

抗大风、无级卸载的风力发电控制器

技术领域

本实用新型涉及5000W以下的小型风力发电控制器、风光互补发电控制器和风光互补发电控制/逆变器。具体是一种通过卸荷来控制充电的风力发电控制器。

背景技术

小型风力发电控制器在风能多于充电需要的时候，要通过卸荷来卸载多余的能量。传统的控制方式是在蓄电池电压超过一定的值后采用功率开关管(如MOSFET场效应管)或继电器来接通卸荷进行卸载，当蓄电池电压恢复到正常值后再断开卸荷。

如果采用功率开关管进行卸载时，由于风力发电机在大风状态下会产生比额定功率大得多的电压和电流，而功率开关管的抗电压和电流冲击的能力不是很好，容易遭受冲击而损坏，所以导致发电控制器的可靠性不足。

如果采用继电器来卸荷，由于其再带载开关的过程中，触头会因氧化而影响寿命，且开关频率很低。而要实现小型风力发电机的无级卸载，则必须对卸荷进行高频脉宽调制控制。所以继电器无法完成无级卸载的带载高频开关需要，从而不能实现风能的无级卸载。因而，单独继电器控制的充电效果很差。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种抗大风、无级卸载的风力发电控制器，成功地解决了风机无级卸载与控制器在大风状态下***可靠性的问题。

本实用新型的技术方案如下：

抗大风、无级卸载的风力发电控制器，其特征在于包括有主电路和控制电路，主电路包括：场效应管Q1和电阻R2、电容C1构成的缓冲电路并联后再串联卸载电阻R1，该支路两端接控制电源BAT1，并串联由二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的风力发电输出的三相全桥整流电路并引出三个风力发电机输出接线端子U、V、W，该支路和全桥整流电路之间接有继电器J1，；控制电路包括：PIC16C72单片机，单片机的采样口RA1连接由电阻R3和R4、电容C2构成的分压电路，电阻R3外接蓄电池的电压信号，单片机的13脚经过限流电阻R7接到光偶隔离驱动集成芯片TLP250的输入断阳极，TLP250的输入断阴极接地，TLP250并联的推拉式输出级6脚、7脚连接到主电路卸载场效应管Q1的栅极；单片机的9、10脚之间连接有电容C3、C4、晶振CY1构成的振荡电路；单片机的20、1、19、8脚之间连接有电容C5、C6、二极管D7、电阻R8、R5构成单片机的复位电路，其中20、8或9脚之间串联有滤波电容C5，单片机的24脚经电阻R6接三极管Q2的基极，三极管Q2的基电极接二极管D8正极，二极管D8负极接电容C7，二极管D8二端并联接继电器J1的线包JX1。

抗大风、无级卸载的风力发电控制器，其特征在于包括有主电路和控制电路，主电路包括：场效应管Q1和电阻R2、电容C1构成的缓冲电路并联后再串联卸载电阻R1，该支路两端接控制电源BAT1，并串联由二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的风力发电输出的三相全桥整流电路并引出三个风力发电机输出接线端子U、V、W，该支路和全桥整流电路之间接有继电器J1，；控制电路包括：PIC16C72单片机，单片机的采样口RA1连接由电阻R3和R4、电容C2构成的分压电路，电阻R3外接蓄电池的电压信号，单片机的13脚经过限流电阻R7接到光偶隔离驱动集成芯片TLP250的输入断阳极，TLP250的输入断阴极接地，TLP250并联的推拉式输出级6脚、7脚连接到主电路卸载场效应管Q1的栅极；单片机的9、10脚之间连接有电容C3、C4、晶振CY1构成的振荡电路；单片机的20、1、19、8脚之间连接有电容C5、C6、二极管D7、电阻R8、R5构成单片机的复位电路，其中20、8或9脚之间串联有滤波电容C5，单片机的24脚经电阻R6接三极管Q2的基极，三极管Q2的基电极与发射极之间接继电器J1的线包，基电极接二极管D8正极，另有电容C7与D8并联且接地。

本实用新型采用场效应管和继电器组成两极控制***，利用单片机进行智能控制，在正常风速下，风力发电机输出的电能有两个流向，一方面，最大限度地保证蓄电池充电所需的能量。如果风力发电所产生的电能超过蓄电池的需要，则通过调节卸载场效应管的脉宽将多余的能量卸除。而不是通过继电器或场效应管来完全接通卸载电阻，完全接通会导致能量的浪费。这样调节卸载功率管的脉宽可以卸载连续变化的能量，即无级卸载。在大风状态下，通过继电器接通卸荷，并切断风机与内部控制***的电气连接，以保护内部控制***。由于继电器的抗冲击能力较强，所以，***在大风状态下的可靠性也很高。

附图说明

图1是本实用新型控制器主电路示意图。

图2是本实用新型控制器控制电路示意图。

图3是本实用新型工作流程图。

具体实施方式

本实用新型控制器的主电路如附图1所示。其中，二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成风力发电输出的三相全桥整流电路，J1是继电器，K1是空气开关，BAT1是蓄电池，R1是卸载电阻，Q1是卸载场效应管，R2和C1构成卸载场效应管的缓冲电路。

本控制器的控制电路如附图2所示。

其控制核心是PIC16C72单片机。其中，电容C3、C4和晶振CY1构成单片机的振荡电路。电容C5是单片机电源的滤波。D7、C6、R8和R5构成单片机的复位电路。蓄电池的电压信号通过R3和R4分压后，再经C2滤波，然后送到单片机内部自带的AD采样口RA1，当检测到电压达到浮充电压点V1时，单片机RC2口便发出脉宽调制信号，经过限流电阻R7接到光偶隔离驱动集成芯片TLP250的输入断阳极，TLP250的输入断阴极接地。TLP250并联的推拉式输出级6脚、7脚连接到主电路卸载场效应管Q1的栅极。TLP250的8脚是驱动电源正，5脚是驱动电源地，电容C8起TLP250驱动电源的滤波作用。这样，单片机的脉宽调制信号就可以通过驱动集成芯片TLP250对主电路卸载场效应管Q1的通断进行脉宽调制控制。另外，单片机根据采样的蓄电池电压信号，实时调节Q1的卸载脉宽，使蓄电池充电电压不超过浮充电压点V1。如果电压继续升高到过充电压点V2，单片机RB3口就会发出驱动信号，经电阻R6、三极管Q2放大后，接通继电器的线包控制电压，使主电路的继电器断开，其中，电容C7起线包电压的滤波作用，二极管D8起线包关断时的续流作用。为了防止继电器的反复开关，在继电器的断开电压和接通电压之间设定了滞回，即只有当蓄电池电压下降到一个比V2低一定值的电压点V3时，单片机才发出信号，控制继电器接通。

风力发电机的输出连接到U、V、W三个端子(如果是单相发电机，则连接到其中两个端子)，风力发电机的输出整流后的正极通过继电器和空开后连接到蓄电池的正极，风力发电机的输出整流后的负极和蓄电池的负极直接相连。当蓄电池小于其浮充电压点V1时，继电器和空开接通，风力发电机的输出整流后的电能全部给蓄电池充电。卸载场效应管Q1不导通，即卸载电路不工作。当蓄电池达到浮充电压点V1的时候，附图2的控制电路就对卸载场效应管进行脉宽调制，使得蓄电池的充电电压不超过浮充电压点，从而确保良好的充电特性。在大风状态下，当风力发电机的输出的电能超过蓄电池浮充电所需能量以及卸载电阻的最大卸载功率之和时，蓄电池的电压会继续上升，此时如果电压升得过高，很容易使控制***损坏，并严重影响蓄电池寿命。为了保护***，在蓄电池电压超过过充点V2时，控制电路立即断开继电器，使得风力发电机的输出整流后的电能与蓄电池及控制电路断开。由于继电器对过电压和过电流的抗冲击能力比功率开关管高得多，因而有效提高了***的可靠性。控制的程序流程图如图3所示。

Claims

1、抗大风、无级卸载的风力发电控制器，其特征在于包括有主电路和控制电路，主电路包括：场效应管Q1和电阻R2、电容C1构成的缓冲电路并联后再串联卸载电阻R1，该支路两端接控制电源BAT1，并串联由二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的风力发电输出的三相全桥整流电路并引出三个风力发电机输出接线端子U、V、W，该支路和全桥整流电路之间接有继电器J1，；控制电路包括：PIC16C72单片机，单片机的采样口RA1连接由电阻R3和R4、电容C2构成的分压电路，电阻R3外接蓄电池的电压信号，单片机的13脚经过限流电阻R7接到光偶隔离驱动集成芯片TLP250的输入断阳极，TLP250的输入断阴极接地，TLP250并联的推拉式输出级6脚、7脚连接到主电路卸载场效应管Q1的栅极；单片机的9、10脚之间连接有电容C3、C4、晶振CY1构成的振荡电路；单片机的20、1、19、8脚之间连接有电容C5、C6、二极管D7、电阻R8、R5构成单片机的复位电路，其中20、8或9脚之间串联有滤波电容C5，单片机的24脚经电阻R6接三极管Q2的基极，三极管Q2的基电极接二极管D8正极，二极管D8负极接电容C7，二极管D8二端并联接继电器J1的线包JX1。