一種小型風力發電機低風速充電控制器的製作方法
2023-09-23 04:41:15 1
專利名稱：一種小型風力發電機低風速充電控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種風力發電機，尤其是涉及一種小型風力發電機低風速充電控制器。
背景技術：
大部分風力發電機所發出的電能都是直接向蓄電池充電並由蓄電池儲能，當發電機 的轉速未達到額定的轉速時所輸出的電壓低於蓄電池的電壓，此時發電機不能向蓄電池 充電，只有發電機的電壓高於蓄電池的電壓時才能向蓄電池充電，風力發電機在實際使 用時並不是每時每刻都能使發電機的轉速達到額定轉速，無風或低風力的天氣使風力發 電機不轉或轉速不夠，使發電機的輸出電壓低於蓄電池的電壓，而不能向蓄電池充電， 為此風力發電機的風能利用率不高。
如果降低發電機的額定轉速，使發電機在低轉速時發電。但是低轉速發電機的體積 大、造價過高，而且低風力時驅動扭力過低很難驅動發動機轉動達到額定的轉速，為此 低轉速發電機並不能有效提高風力發電機的發電效率。
從提高發電機的發電效率的角度考慮去改善風力發電機，按目前現有的技術和材料 要提高發電機的效率幾個百分比也是不容易的，如通過對葉片的結構改造，使用高強度 輕質量的新型材料等製造葉片並增大葉片的尺寸以增大低風速時的扭力，可以提高風力 發電機的發電效率，但很難將發電效率大幅度提高。中國專利號為ZL200620054077.8 的實用新型專利公開了一種名稱為"風力發電機的升壓裝置"，其包括DC/DC升壓電路、 電壓比較器和穩壓電源；DC/DC升壓電路串聯在風力永磁發電機的輸出端與蓄電池之間， 電壓比較器串聯在風力永磁發電機的輸出端與DC/DC升壓電路的控制端之間，穩壓電源 並聯在蓄電池的兩端，穩壓電壓提供DC/DC升壓電路和電壓比較器的工作電壓。其效果 為當發電機輸出低於蓄電池的電壓，經電壓比較器判斷輸出控制信號驅動DC/DC升壓電 路將發電機輸出的電壓升壓，並向蓄電池充電，當發電機輸出高於蓄電池的電壓，經電 壓比較器判斷輸出控制信號關閉DC/DC升壓電路，又風力永磁發電機直接向蓄電池充電。從而有效地提高了永磁發電機的發電效率。但也存在著缺點穩壓電源由蓄電池供電， 當發電機不工作時，穩壓電源及後續電路繼續損耗蓄電池的電量，降低了發電效率。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種小型風力發電機低風速充電控制器， 當發電機不工作時，穩壓電源及後續電路不會損耗損耗蓄電池的電量。
本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案為 一種小型風力發電機低風速 充電控制器，包括有整流濾波電路、轉速測試電路、開關電路和受控升壓穩壓電路，交 流電通過整流濾波電路與所述的轉速測試電路連接，所述的轉速測試電路的輸出端與所 述的開關電路的輸入端連接，所述的開關電路的輸出端與所述的受控升壓穩壓電路的輸 入端連接，所述的受控升壓穩壓電路輸出至發電機控制器，穩壓電路為轉速測試電路提 供穩定的工作電源，穩壓電路的輸入端與所述的整流濾波電路的輸出端連接。
穩壓電路包括第一三極體，所述的第一三極體的集電極與整流濾波電路的正極輸出 端連接，所述的第一三極體的集電極分別通過第一電阻和第二電容接地，所述的第一三 極管的基極通過第一二極體接地，所述的第一二極體的負極與第一三極體的基極連接， 所述的第一二極體的正極接地。所述的第一三極體的發射極通過第三電容接地，所述的 第一三極體的發射極與所述的電壓比較器的第八引腳連接。
受控升壓穩壓器包括型號為LM2577T-ADJ的集成穩壓晶片、電感和第五二極體， 所述的電感和第五二極體串接在整流後的電源正極上，所述的場效應管的源極與集成穩 壓晶片的第五引腳連接，所述的集成穩壓晶片的第一引腳分別通過第六電容和第二十電 阻連接，所述的集成穩壓晶片的第三引腳接地，所述的整流後的電源正極通過第四電容 接地，所述的第四電容的正極與所述的電感一端連接，所述的集成穩壓晶片的第四引腳 與電感的另一端連接，所述的集成穩壓晶片的第二引腳通過第二十一電阻與第五二極體 的負極連接，所述的集成穩壓晶片的第二引腳通過第二十二電阻接地。
轉速測試電路包括電壓比較器，經電阻網絡設置二種比較電壓，第二電阻和第三電 阻為第一個比較分壓點，輸入至電壓比較器的第二引腳，第四電阻和第五電阻為第二個 比較分壓點，輸入至電壓比較器的第五引腳，第八電阻和第九電阻分別輸入至電壓比較 器的第六引腳和第三引腳，電壓比較器提供基準電壓，電壓比較器的第一引腳與第三引 腳之間設置有第十一電阻，電壓比較器的第五引腳與第七引腳設置有第十電阻。
開關電路包括第二三極體和場效應管，所述的電壓比較器的第一引腳通過第二三極 管與三極體的基極連接，所述的第二二極體的負極與電壓比較器的第一引腳連接，所述 的第二二極體的正極與第二三極體的基極連接，所述的電壓比較器的第七引腳通過第十 二電阻與第二三極體的基極連接，所述的第二三極體的基極通過第十三電阻接地，所述
5的第二三極體的發射極通過第四二極體接地，所述的第二三極體的集電極通過第十五電 阻與場效應管的柵極連接，所述的場效應管的漏極與整流後的電源正極連接，所述的場 效應管的漏極與所述的場效應管的柵極之間並聯設置有第三二極體和第十四電阻。
受控升壓穩壓器的正輸出端上設置有第六二極體，所述的受控升壓穩壓器的正輸出 端通過第七電容接地。
與現有技術相比，本實用新型的優點在於穩壓電路的輸入端與所述的整流濾波電 路的輸出端連接，避免了穩壓電路直接從蓄電池中取電，當風機不工作時，整流濾波電 路的輸出端電壓為零，穩壓電路及系統電路停止工作，實現了靜態工作時的電流零損耗。
三相整流濾波電路其優點成本低廉，結構簡單。工作原理利用二極的單向導通 特性。
穩壓電路其優點體積小，便於裝配，且成本低廉，有利於批量生產。工作原理 利用穩壓管特性得到電源電壓。
轉速測試電路電路器件成本低廉，而且便於更改參數以達到所需要工作點。工作
原理
1、 關於下限轉速下限轉速由電壓比較器U1A的採樣分壓器R2、R3比值確 定，當轉換下降低速採樣點電壓低於比較基準時，U1A輸出高電位，關閉 升壓器。
2、 關於上限轉速上限轉速由電壓比較器U1B的採樣分壓器R4， R5比較確 定當轉速上升採樣點電壓高於比較基準時，U1B輸出高電位，關閉升壓器。
3、 升壓值升壓值由升壓集成電路LM2577-ADJ輸入釆樣分壓器R8、 R9的 比值確定，升壓值略低於蓄電池浮充電壓。
開關電路其優點電路與元件簡單，成本低廉體積小，利於批量生產。工作原理
利用三極體的關斷與導通提供LM2577T-ADJ的工作電源。
受控升壓穩壓器優點電路集成化，體積小，成本低廉，利於批量生產。工作原 理輸入工作電壓直接升壓到所需要電壓。
圖1為本實用新型的電路框圖； 圖2為本實用新型的電路原理具體實施方式
以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
一種小型風力發電機低風速充電控制器，包括有整流濾波電路1、轉速測試電路3、 開關電路4和受控升壓穩壓電路5，交流電通過整流濾波電路1與轉速測試電路3連接， 轉速測試電路3的輸出端與開關電路4的輸入端連接，開關電路4的輸出端與受控升壓 穩壓電路5的輸入端連接，受控升壓穩壓電路5輸出至發電機控制器，穩壓電路2為轉 速測試電路5提供穩定的工作電源，穩壓電路2的輸入端與整流濾波電路1的輸出端連 接。
穩壓電路2包括第一三極體Q1，第一三極體Q1的集電極與整流後的電源正極連 接，第一三極體Ql的集電極分別通過第一電阻Rl和第二電容C2接地，第一三極體 Ql的基極通過第一二極體Dl接地，第一二極體Dl的負極與第一三極體Ql的基極連 接，第一二極體D1的正極接地。第一三極體Q1的發射極通過第三電容C3接地，第一 三極體Q1的發射極與電壓比較器U1的第八引腳連接。
受控升壓穩壓器5包括型號為LM2577T-ADJ的集成穩壓晶片U3、電感L和第五 二極體D5，電感L和第五二極體D5串接在整流後的電源正極上，場效應管Q3的源極 與集成穩壓晶片U3的第五引腳連接，集成穩壓晶片U3的第一引腳分別通過第六電容 C6和第二十電阻R20連接，集成穩壓晶片U3的第三引腳接地，整流後的電源正極通 過第四電容C4接地，第四電容C4的正極與電感L一端連接，集成穩壓晶片U3的第四 引腳與電感L的另一端連接，集成穩壓晶片U3的第二引腳通過第二十一電阻R21與第 五二極體D5的負極連接，集成穩壓晶片U3的第二引腳通過第二十二電阻R22接地。
轉速測試電路3包括電壓比較器U1，經電阻網絡設置二種比較電壓，第二電阻R2 和第三電阻R3為第一個比較分壓點，輸入至電壓比較器U1的第二引腳，第四電阻R4 和第五電阻R5為第二個比較分壓點，輸入至電壓比較器U1的第五引腳，第八電阻R8 和第九電阻R9分別輸入至電壓比較器U1的第六引腳和第三引腳，電壓比較器U1提供 基準電壓，電壓比較器U1的第一引腳與第三引腳之間設置有第十一電阻Rll，電壓比 較器U1的第五引腳與第七引腳設置有第十電阻RIO。
開關電路4包括第二三極體Q2和場效應管Q3,電壓比較器Ul的第一引腳通過第 二二極體D2與第二三極體Q2的基極連接，第二二極體D2的負極與電壓比較器U1的 第一引腳連接，第二二極體D2的正極與第二三極體Q2的基極連接，電壓比較器U1的 第七引腳通過第十二電阻R12與第二三極體Q2的基極連接，第二三極體Q2的基極通 過第十三電阻R13接地，第二三極體Q2的發射極通過第四二極體D4接地，第二三極 管Q2的集電極通過第十五電阻R15與場效應管Q3的柵極連接，場效應管Q3的漏極 與整流後的電源正極連接，場效應管Q3的漏極與場效應管Q3的柵極之間並聯設置有 第三二極體D3和第十四電阻R14。
受控升壓穩壓器5的正輸出端上設置有第六二極體D6，受控升壓穩壓器5的正輸出端通過第七電容C7接地。
工作原理充電控制器的下限電壓由電壓比較器U1A的第二電阻R2和第三電阻 R3比值確定，當風機轉速下降使採樣點電壓低於比較基準時，電壓比較器U1A輸出高 電位，關閉受控升壓穩壓器。充電控制器的上限電壓由電壓比較器U1B的第四電阻R4 和第五電阻R5比值確定，當風機轉速上升使採樣點電壓高於比較基準時，電壓比較器 U1B輸出高電位，關閉受控升壓穩壓器。升壓值由升壓集成電路LM2577-ADJ輸入第 八電阻R8和第九電阻R9的比值確定，升壓值略低於蓄電池浮充電壓。
風機三相交流電壓經A、 B、 C輸入端進入整流電路，經過三相整流濾波為直流電壓。
D點電壓經過控制電源穩壓後至E點為穩定的直流電壓，為電壓比較器U1提供穩 定的工作電源。H點經第八電阻R8和第九電阻R9分壓後為電壓比較器U1A和U1B 提供穩定的基準電壓。F點是最高電壓採樣點G點是最低電壓釆樣點
1) 當F點電壓高於H點電壓(風機轉速高)時電壓比較器U1A輸出低電平，I點為 低電位，第二三極體Q2截止，場效應管Q3截止。集成穩壓晶片U3無供電電源不 工作，使風機電能整流後通過電感L、第五二極體D5、第六二極體D6輸出。
2) 當G點電壓小於H點(風機轉速低)時電壓比較器U1B輸出低電平，I點為低電 位，第二三極體Q2截止，場效應管Q3截止。集成穩壓晶片U3無供電電源不工作。
3) 當F點電壓低於H點且G點電壓高於H點(工作轉速)時I點為高電位，第二三 極管Q2導通，場效應管Q3導通。場效應管Q3為集成穩壓晶片U3提供穩定電源， 集成穩壓晶片U3工作，輸出為穩定高電壓。
權利要求1. 一種小型風力發電機低風速充電控制器，包括有整流濾波電路、轉速測試電路、開關電路和受控升壓穩壓電路，交流電通過整流濾波電路與所述的轉速測試電路連接，所述的轉速測試電路的輸出端與所述的開關電路的輸入端連接，所述的開關電路的輸出端與所述的受控升壓穩壓電路的輸入端連接，所述的受控升壓穩壓電路輸出至發電機控制器，其特徵在於穩壓電路為轉速測試電路提供穩定的工作電源，穩壓電路的輸入端與所述的整流濾波電路的輸出端連接。
2. 根據權利要求1所述的一種小型風力發電機低風速充電控制器，其特徵在於穩 壓電路包括第一三極體，所述的第一三極體的集電極與整流濾波電路的正極輸出端連 接，所述的第一三極體的集電極分別通過第一電阻和第二電容接地，所述的第一三極體 的基極通過第一二極體接地，所述的第一二極體的負極與第一三極體的基極連接，所述 的第一二極體的正極接地。所述的第一三極體的發射極通過第三電容接地，所述的第一 三極體的發射極與所述的電壓比較器的第八引腳連接。
3. 根據權利要求1所述的一種小型風力發電機低風速充電控制器，其特徵在於受 控升壓穩壓器包括型號為LM2577T-ADJ的集成穩壓晶片、電感和第五二極體，所述的 電感和第五二極體串接在整流後的電源正極上，所述的場效應管的源極與集成穩壓晶片 的第五引腳連接，所述的集成穩壓晶片的第一引腳分別通過第六電容和第二十電阻連 接，所述的集成穩壓晶片的第三引腳接地，所述的整流後的電源正極通過第四電容接地， 所述的第四電容的正極與所述的電感一端連接，所述的集成穩壓晶片的第四引腳與電感 的另一端連接，所述的集成穩壓晶片的第二引腳通過第二十一電阻與第五二極體的負極 連接，所述的集成穩壓晶片的第二引腳通過第二十二電阻接地。
4. 根據權利要求1所述的一種小型風力發電機低風速充電控制器，其特徵在於轉 速測試電路包括電壓比較器，經電阻網絡設置二種比較電壓，第二電阻和第三電阻為第 一個比較分壓點，輸入至電壓比較器的第二引腳，第四電阻和第五電阻為第二個比較分 壓點，輸入至電壓比較器的第五引腳，第八電阻和第九電阻分別輸入至電壓比較器的第 六引腳和第三引腳，電壓比較器提供基準電壓，電壓比較器的第一引腳與第三引腳之間 設置有第十一電阻，電壓比較器的第五引腳與第七引腳設置有第十電阻。
5. 根據權利要求1所述的一種小型風力發電機低風速充電控制器，其特徵在於開 關電路包括第二三極體和場效應管，所述的電壓比較器的第一引腳通過第二三極體與三 極管的基極連接，所述的第二二極體的負極與電壓比較器的第一引腳連接，所述的第二 二極體的正極與第二三極體的基極連接，所述的電壓比較器的第七引腳通過第十二電阻 與第二三極體的基極連接，所述的第二三極體的基極通過第十三電阻接地，所述的第二三極體的發射極通過第四二極體接地，所述的第二三極體的集電極通過第十五電阻與場 效應管的柵極連接，所述的場效應管的漏極與整流後的電源正極連接，所述的場效應管 的漏極與所述的場效應管的柵極之間並聯設置有第三二極體和第十四電阻。
6.根據權利要求l所述的一種小型風力發電機低風速充電控制器，其特徵在於受 控升壓穩壓器的正輸出端上設置有第六二極體，所述的受控升壓穩壓器的正輸出端通過 第七電容接地。
專利摘要一種小型風力發電機低風速充電控制器，包括有整流濾波電路、轉速測試電路、開關電路和受控升壓穩壓電路，交流電通過整流濾波電路與所述的轉速測試電路連接，所述的轉速測試電路的輸出端與所述的開關電路的輸入端連接，所述的開關電路的輸出端與所述的受控升壓穩壓電路的輸入端連接，所述的受控升壓穩壓電路輸出至發電機控制器，穩壓電路為轉速測試電路提供穩定的工作電源，穩壓電路的輸入端與所述的整流濾波電路的輸出端連接，其優點在於穩壓電路的輸入端與所述的整流濾波電路的輸出端連接，避免了穩壓電路直接從蓄電池中取電，當風機不工作時，整流濾波電路的輸出端電壓為零，穩壓電路及系統電路停止工作，實現了靜態工作時的電流零損耗。
文檔編號H02M3/10GK201238205SQ200820121908
公開日2009年5月13日 申請日期2008年7月23日 優先權日2008年7月23日
發明者李卿韶 申請人:徐劍雄