專利名稱：一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于風(fēng)力發(fā)電的電壓控制電路領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓控制電路。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電受環(huán)境的影響很大，大風(fēng)、小風(fēng)、甚至無風(fēng)，都會使發(fā)電機(jī)輸出特性發(fā)生很大的變化，其產(chǎn)生的電能很難滿足負(fù)載恒定電壓的要求。為解決在無風(fēng)時提供可靠電能、在大風(fēng)時保證發(fā)電系統(tǒng)的安全并提供平穩(wěn)電能，必須對風(fēng)機(jī)輸出功率加以控制，這樣，既能提高風(fēng)能利用系數(shù)，又能提高風(fēng)機(jī)發(fā)電量。應(yīng)用新型高效率的電能變換回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制策略和先進(jìn)的控制理論是提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率的3種重要方法。對于小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，功率控制主要包括功率平衡控制和保護(hù)風(fēng)機(jī)控制。風(fēng)速的隨機(jī)性變化和負(fù)載變化導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電壓和負(fù)載電流的變化，功率控制主電 路的設(shè)計(jì)是在較大風(fēng)速變化范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)功率控制的關(guān)鍵。以Buck電路作為功率控制主電路的小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，電路簡單，可靠性高，適于實(shí)現(xiàn)以蓄電池和電阻為負(fù)載的功率平衡控制。這樣才能可靠地將發(fā)出的電用于生產(chǎn)生活。然而現(xiàn)有技術(shù)中并沒有一種專門對獨(dú)立式小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電壓進(jìn)行控制的電路。
發(fā)明內(nèi)容要解決的技術(shù)問題針對現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)力發(fā)電受環(huán)境很大的影響以及尚無對獨(dú)立式小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電壓進(jìn)行控制的裝置的問題，本實(shí)用新型提供了一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓控制電路。技術(shù)方案本實(shí)用新型的原理本系統(tǒng)首先將交流電通過不可控整流橋轉(zhuǎn)換為直流電，再通過DC/DC變換電路將高電壓直流電轉(zhuǎn)換為低電壓直流電，用于為負(fù)載供電和蓄電池充電。系統(tǒng)通過采樣電路，分別采集DC/DC變換電路輸入端和輸出端的電壓，再通過模擬量輸入回路將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入單片機(jī)中。單片機(jī)通過計(jì)算比較兩個采集量的差值與整定值相比較，改變輸出脈沖的占空比調(diào)節(jié)DC/DC變換電路的轉(zhuǎn)換頻率，從而達(dá)到保持輸出端電壓穩(wěn)定的目的。本系統(tǒng)還設(shè)置了工作電源監(jiān)視回路、備用電源回路。在工作電源下降到最低允許電壓時，工作電源監(jiān)視回路自動將備用電源回路切換到電路中，在一定時間內(nèi)保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。本系統(tǒng)下位機(jī)為雙CPU結(jié)構(gòu)，第一單片機(jī)如上所述實(shí)現(xiàn)采樣控制功能，第二單片機(jī)實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通信、溫度采集、顯示功能。第一單片機(jī)和第二單片機(jī)之間實(shí)現(xiàn)雙機(jī)通信。上位機(jī)通過串行口于計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)通信，通過無線模塊與下位機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、波形顯示功能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測功能。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓控制電路，它包括交流轉(zhuǎn)直流回路、控制回路、驅(qū)動回路、上位機(jī)接收器回路和下位機(jī)通信回路；所述的交流轉(zhuǎn)直流回路為主干回路；控制回路、驅(qū)動回路、下位機(jī)通信回路與主干回路相并聯(lián)組成控制、監(jiān)視和通信回路；上位機(jī)接收器回路通過無線通信與下位機(jī)通信回路實(shí)現(xiàn)通信；交流電通過交流轉(zhuǎn)直流回路把220V交流電轉(zhuǎn)換成各個電壓等級的直流電，然后通過所述的交流轉(zhuǎn)直流回路將各直流電壓提供給各個所述的回路；所述的交流轉(zhuǎn)直流回路包括整流濾波器、開關(guān)電源、變壓器、DC/DC、充電電池和電壓轉(zhuǎn)換芯片電路；所述整流濾波器與DC/DC串聯(lián)為負(fù)載供電；所述開關(guān)電源、變壓器和整流濾波器并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)將交流電壓轉(zhuǎn)換成所需的直流電壓；所述的變壓器與采樣、模擬量輸入連接；所述的電壓轉(zhuǎn)換芯片輸入端一端與DC/DC連接，另一端與充電電池連接，充電電池與開關(guān)電源連接。本回路的作用是將高電壓的交流電轉(zhuǎn)化為高電壓的直流電，再轉(zhuǎn)化為各電壓等級的直流電供相應(yīng)的回路使 用。所述控制回路包括采樣、模擬量輸入，第一單片機(jī)，第二單片機(jī)及其外部擴(kuò)展芯片組成的控制電路；所述的采樣、模擬量輸入從DC/DC兩端采集信號輸入，所述的外部擴(kuò)展芯片包括串口擴(kuò)展芯片、地址鎖存芯片、選通芯片和RAM ;所述的第一單片機(jī)分別同開關(guān)電源，采樣、模擬量輸入，串口擴(kuò)展芯片，地址鎖存芯片，選通芯片，RAM以及第二單片機(jī)連接；所述的串口擴(kuò)展芯片分別同RAM、驅(qū)動芯片、選通芯片連接；所述的選通芯片與RAM連接；所述的地址鎖存芯片同RAM連接；所述的第二單片機(jī)分別與開關(guān)電源、通信模塊和液晶顯示器連接。本回路實(shí)現(xiàn)的功能是信號的采樣、數(shù)模的轉(zhuǎn)化、驅(qū)動信號的控制以及保持輸出電壓的穩(wěn)定。所述驅(qū)動回路包括驅(qū)動芯片，所述的驅(qū)動芯片與DC/DC中的開關(guān)元件相連接。本回路的作用是輸出驅(qū)動信號控制DC/DC開關(guān)頻率。所述下位機(jī)通信回路包括液晶顯示器、通信模塊；所述的通信模塊為藍(lán)牙通信模塊。實(shí)現(xiàn)的功能是顯示時間、采用數(shù)據(jù)；通過藍(lán)牙通信模塊實(shí)現(xiàn)無線通信功能。所述上位機(jī)接收器回路包括上位機(jī)接收模塊、第三單片機(jī)和計(jì)算機(jī)；所述的上位機(jī)接收模塊、第三單片機(jī)和計(jì)算機(jī)依次串聯(lián)，所述的上位機(jī)接收模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述的下位機(jī)通信回路實(shí)現(xiàn)信號傳輸。本回路實(shí)現(xiàn)的功能是通過藍(lán)牙與下位機(jī)進(jìn)行通信并和計(jì)算機(jī)進(jìn)行串口通信。有益效果相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于(I)本實(shí)用新型的電路可以根據(jù)輸入電壓和輸出的大小調(diào)節(jié)輸出控制信號的占空t匕，從而控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓，使得其輸出電壓保持在允許的范圍內(nèi)，為蓄電池的充電或外接負(fù)載提供穩(wěn)定的輸出電壓；(2)本實(shí)用新型可根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行情況，對蓄電池進(jìn)行充、放電控制；本實(shí)用新型的電路具有短路保護(hù)、過流保護(hù)功能；(3)本實(shí)用新型電路中的下位機(jī)具有顯示功能，能顯示整個設(shè)備的正常工作情況、異常工作情況和故障情況；(4)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、電路集成化、成本低廉體積小、便于批量生產(chǎn)，有效地解決了獨(dú)立式小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電壓控制問題，適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電壓控制。

[0020]圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意框圖。圖中1.交流轉(zhuǎn)直流回路；2.控制回路；3.驅(qū)動回路；4.下位機(jī)通信回路；5.上位機(jī)接收器回路。
具體實(shí)施方案
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步介紹本實(shí)用新型。結(jié)合圖1，一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓控制電路，它包括交流轉(zhuǎn)直流回路I、控制回路2、驅(qū)動回路3、上位機(jī)接收器回路5和下位機(jī)通信回路4 ;所述的交流轉(zhuǎn)直流回路I為主干回路；控制回路2、驅(qū)動回路3、下位機(jī)通信回路4與主干回路相并聯(lián)組成控制、監(jiān)視和通信回路；上位機(jī)接收器回路5通過無線通信與下位機(jī)通信回路4實(shí)現(xiàn)通信；交流電通過交流轉(zhuǎn)直流I回路把220V交流電轉(zhuǎn)換成各個電壓等級的直流電，然后通過所述的交流轉(zhuǎn)直流 回路I將各直流電壓提供給各個所述的回路；所述的交流轉(zhuǎn)直流回路I包括整流濾波器、開關(guān)電源、變壓器、DC/DC、充電電池和電壓轉(zhuǎn)換芯片電路；所述整流濾波器與DC/DC串聯(lián)為負(fù)載供電；所述開關(guān)電源、變壓器和整流濾波器并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)將交流電壓轉(zhuǎn)換成所需的直流電壓；所述的變壓器與采樣、模擬量輸入連接；所述的電壓轉(zhuǎn)換芯片輸入端一端與DC/DC連接，另一端與充電電池連接，充電電池與開關(guān)電源連接。所述控制回路2包括采樣、模擬量輸入，第一單片機(jī)，第二單片機(jī)及其外部擴(kuò)展芯片組成的控制電路；所述的采樣、模擬量輸入從DC/DC兩端采集信號輸入，所述的外部擴(kuò)展芯片包括串口擴(kuò)展芯片、地址鎖存芯片、選通芯片和R AM ;所述的第一單片機(jī)分別同開關(guān)電源，采樣、模擬量輸入，串口擴(kuò)展芯片，地址鎖存芯片，選通芯片，RAM以及第二單片機(jī)連接；所述的串口擴(kuò)展芯片分別同R A M、驅(qū)動芯片、選通芯片連接；所述的選通芯片與RAM連接；所述的地址鎖存芯片同RAM連接；所述的第二單片機(jī)分別與開關(guān)電源、通信模塊和液晶顯示器連接；所述驅(qū)動回路3包括驅(qū)動芯片，所述的驅(qū)動芯片與DC/DC中的開關(guān)元件相連接；所述下位機(jī)通信回路4包括液晶顯示器、通信模塊；所述的通信模塊為藍(lán)牙通信模塊。所述上位機(jī)接收器回路5包括上位機(jī)接收模塊、第三單片機(jī)和計(jì)算機(jī)；所述的上位機(jī)接收模塊、第三單片機(jī)和計(jì)算機(jī)依次串聯(lián)，所述的上位機(jī)接收模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述的下位機(jī)通信回路實(shí)現(xiàn)信號傳輸。本實(shí)用新型的電信號的傳遞過程為高壓交流電通過整流濾波電路轉(zhuǎn)換為高壓直流電，高壓直流電通過DC/DC轉(zhuǎn)化為低壓直流電給負(fù)載和蓄電池供電。高壓直流電通過開關(guān)電源和各穩(wěn)壓模塊轉(zhuǎn)化為低電壓直流電，為上位機(jī)接收器回路、驅(qū)動回路、控制回路和下位機(jī)通"[目回路供電。
權(quán)利要求1.一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓控制電路，其特征在于，它包括交流轉(zhuǎn)直流回路(I)、控制回路(2)、驅(qū)動回路(3)、上位機(jī)接收器回路(5)和下位機(jī)通信回路(4);所述的交流轉(zhuǎn)直流回路(I)為主干回路；控制回路(2)、驅(qū)動回路(3)、下位機(jī)通信回路(4)與主干回路相并聯(lián)組成控制、監(jiān)視和通信回路；上位機(jī)接收器回路(5)通過無線通信與下位機(jī)通信回路(4)實(shí)現(xiàn)通信； 交流電通過交流轉(zhuǎn)直流回路(I)把220V交流電轉(zhuǎn)換成各個電壓等級的直流電，然后通過所述的交流轉(zhuǎn)直流回路(I)將各直流電壓提供給各個所述的回路；所述的交流轉(zhuǎn)直流回路(I)包括整流濾波器、開關(guān)電源、變壓器、DC/DC、充電電池和電壓轉(zhuǎn)換芯片電路；所述整流濾波器與DC/DC串聯(lián)為負(fù)載供電；所述開關(guān)電源、變壓器和整流濾波器并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)將交流電壓轉(zhuǎn)換成所需的直流電壓；所述的變壓器與采樣、模擬量輸入連接；所述的電壓轉(zhuǎn)換芯片輸入端一端與DC/DC連接，另一端與充電電池連接，充電電池與開關(guān)電源連接； 所述控制回路(2)包括采樣、模擬量輸入，第一單片機(jī)，第二單片機(jī)及其外部擴(kuò)展芯片組成的控制電路；所述的采樣、模擬量輸入從DC/DC兩端采集信號輸入，所述的外部擴(kuò)展芯片包括串口擴(kuò)展芯片、地址鎖存芯片、選通芯片和R AM ;所述的第一單片機(jī)分別同開關(guān)電源，采樣、模擬量輸入，串口擴(kuò)展芯片，地址鎖存芯片，選通芯片，RAM以及第二單片機(jī)連接；所述的串口擴(kuò)展芯片分別同R AM、驅(qū)動芯片、選通芯片連接；所述的選通芯片與RAM連接；所述的地址鎖存芯片同RAM連接；所述的第二單片機(jī)分別與開關(guān)電源、通信模塊和液晶顯示器連接； 所述驅(qū)動回路(3)包括驅(qū)動芯片，所述的驅(qū)動芯片與DC/DC中的開關(guān)元件相連接； 所述下位機(jī)通信回路(4)包括液晶顯示器、通信模塊； 所述上位機(jī)接收器回路(5)包括上位機(jī)接收模塊、第三單片機(jī)和計(jì)算機(jī)；所述的上位機(jī)接收模塊、第三單片機(jī)和計(jì)算機(jī)依次串聯(lián)，所述的上位機(jī)接收模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述的下位機(jī)通信回路實(shí)現(xiàn)信號傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓控制電路，其特征在于所述的通信模塊為藍(lán)牙通信模塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓控制電路，屬于風(fēng)力發(fā)電的電壓控制電路領(lǐng)域。它包括交流轉(zhuǎn)直流回路、控制回路、驅(qū)動回路、上位機(jī)接收器回路和下位機(jī)通信回路；所述的交流轉(zhuǎn)直流回路為主干回路；控制回路、驅(qū)動回路、下位機(jī)通信回路與主干回路相并聯(lián)組成控制、監(jiān)視和通信回路；上位機(jī)接收器回路通過無線通信與下位機(jī)通信回路實(shí)現(xiàn)通信。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、電路集成化、成本低廉體積小、便于批量生產(chǎn)，有效地解決了獨(dú)立式小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電壓控制問題，適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電壓控制。
文檔編號H02P9/00GK202435334SQ20112054781
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月24日
發(fā)明者丁晨暉, 任翔, 夏鵬, 郭洲, 陳誠 申請人:南京工程學(xué)院