專利名稱：微功耗家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微功耗家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
圖1是傳統(tǒng)家用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，有以下缺點(diǎn)I)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電壓經(jīng)過(guò)控制器，其輸出電壓并不恒定，這種不恒定的電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，并不是恒壓充電，影響蓄電池使用壽命；2)由圖2可知，太陽(yáng)能電池板的輸出電壓隨光照強(qiáng)度和負(fù)載大小變化，當(dāng)光伏發(fā)電電壓直接并在風(fēng)力發(fā)電機(jī)制器的輸出端，此電壓低于風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器的輸出電壓時(shí)，光伏電池板無(wú)電流輸出，只有當(dāng)光伏電池板發(fā)電電壓高于或等于風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器的輸出電壓時(shí)，才有電流輸出，這說(shuō)明，就算太陽(yáng)很大，光伏發(fā)電很多，但只要低于風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器的輸出電壓，光伏發(fā)電電壓就完全浪費(fèi)；3)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電壓直接并在太陽(yáng)能電池板的輸出端，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出來(lái)的電壓低于太陽(yáng)能電池板輸出的電壓是，風(fēng)力發(fā)電機(jī)無(wú)電流輸出，只有當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電壓高于太陽(yáng)能電池板的輸出電壓時(shí)，才有電流輸出，很多時(shí)間完全浪費(fèi)風(fēng)能；4)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制器和逆變器采用傳統(tǒng)功率變換的方法，效率低，功率損耗大，同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈EMI干擾；

發(fā)明內(nèi)容
微功耗家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)由葉片、轉(zhuǎn)軸、三相永磁同步發(fā)電機(jī)組成，如圖3所示，為了克服以上四個(gè)缺點(diǎn)，用風(fēng)光控制逆變器取代傳統(tǒng)家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的風(fēng)力發(fā)電控制器、光伏發(fā)電控制器、直流逆變器，最大限度地利用自然風(fēng)能和太陽(yáng)能，對(duì)蓄電池進(jìn)行最佳充電，大大延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命；所有電路都采用微功耗功率變換，使得電能損耗降至最低，效率高達(dá)99%以上。微功耗家用風(fēng)力發(fā)電機(jī),采用風(fēng)光控制逆變器取代傳統(tǒng)家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的風(fēng)力發(fā)電控制器、光伏發(fā)電控制器、直流逆變器，風(fēng)力發(fā)電輸出、光伏發(fā)電輸出、蓄電池、以及負(fù)載，都直接與風(fēng)光控制逆變器相接。風(fēng)光控制逆變器包括二個(gè)輸入通道，一個(gè)輸出通道；輸入電路I的首端接風(fēng)力發(fā)電的三相交流電壓，輸入通道2的首端接光伏發(fā)電的直流電壓，輸出通道的末端接交流負(fù)載；兩個(gè)輸入通道1、2的末端接蓄電池進(jìn)行充電，輸出通道的首端接蓄電池進(jìn)行逆變。兩個(gè)輸入通道1、2完全相同，都由主電路及其驅(qū)動(dòng)電路組成，主電路由升壓電路和降壓電路組成，它們的驅(qū)動(dòng)電路都由UC1825組成；升壓電路中的MOS管Ql的漏極接變壓器TXl原邊的異名端，其柵極通過(guò)電阻R3和電源V2的串聯(lián)支路接地，其源極直接接地；電源Vl的正極接計(jì)數(shù)器TXl原邊的同名端，其負(fù)極直接接地；二極管Dl、D2、D3、D4組成整流橋，整流橋的兩個(gè)輸入端與變壓器TXl付邊繞組、電阻R1、電容Cl并聯(lián)，其輸出正端點(diǎn)通過(guò)電容C3、電阻R4接地，其輸出負(fù)端點(diǎn)接電源Vl的正極，電阻R2、電容C2跨接在整流橋的兩個(gè)輸出端點(diǎn)；升壓電路的驅(qū)動(dòng)由PWM脈寬調(diào)制芯片UC1825聯(lián)接成典型電路，其脈寬調(diào)制輸出端0爪_4接皿^管Ql的柵極，取代電阻R3、電源V2的串聯(lián)支路，其誤差放大輸出端INV通過(guò)電阻RlO接地，同時(shí)通過(guò)電阻R5接整流橋的正輸出端；降壓電路中的MOS管Ql的漏極接變壓器TXl原邊的異名端，其柵極通過(guò)電阻R5和電源V5的串聯(lián)支路接地，其源極直接通過(guò)電阻、電容C4的并聯(lián)支路接地；電源Vl的正極接計(jì)數(shù)器TXl原邊的同名端，其負(fù)極直接接地；二極管D1、D2、D3、D4組成整流橋，整流橋的兩個(gè)輸入端與變壓器TXl付邊繞組、電阻R1、電容Cl開聯(lián)，其輸出正端點(diǎn)接MOS管Ql的源極，其輸出負(fù)端點(diǎn)直接接地，電阻R2、電容C2跨接在整流橋的兩個(gè)輸出端點(diǎn)；降壓電路的驅(qū)動(dòng)由PWM脈寬調(diào)制芯片UC1825聯(lián)接成典型電路，，其脈寬調(diào)制輸出端0UT_A接MOS管Ql的柵極，取代電阻R5、電源V5的串聯(lián)支路，其誤差放大輸出端INV通過(guò)電阻RlO接地，通過(guò)電 阻R5接MOS管Ql的源極。輸出通道由主電路、整流電路、驅(qū)動(dòng)電路組成主電路中的MOS管Q9的漏極接變壓器TXl原邊繞組的異名端，電源V8的正極接變壓器TXl的同名端，其負(fù)極接地，MOS管Q13的漏極接MOS管Q9的源極，其源極接地，其柵極通過(guò)電源V8接發(fā)；M0S管QlO的漏極接變壓器TXl原邊繞組的異名端，MOS管Q14的漏極接MOS管QlO的源極，其源極接地，其柵極通過(guò)電源VlO接地；整流電路中的MOS 管 Q1、Q2、Q11、Q12 是 PNP 型、MOS 管 Q7、Q8、Q15、Q16 是 NPN 型，MOS管Q1、Q7、Q11、Q15和MOS管Q2、Q8、Q12、Q16分兩組依次串聯(lián)，漏極在上，源極在下，電阻R4、電容C4跨接在MOS管Ql的漏極和MOS管Q16的源極之間，MOS管Q7的源極接變壓器TXl付邊的同名端，MOS管Q8的源極接變壓器TXl付邊的異名端，電阻R1、電容Cl跨接在變壓器TXl付邊繞組的兩端；驅(qū)動(dòng)電路中的到二極管D-D4組成整流橋，電源V5跨接在整流橋的輸入端，整流橋正輸出端接MOS管Q5的漏極，其負(fù)輸出端接地；M0S管Q5的源極通過(guò)電阻R6、電容C6接地，其柵極通過(guò)電阻R2、電容C2接其源極，同時(shí)接MOS管Q3的源極，MOS管Q3的柵極通過(guò)電源Vl接其源極，電源V3的正極接MOS管Q3的漏極，其負(fù)極接MOS管Q5的源極；M0S管Q6的源極通過(guò)電阻R7、電容C7接地，其柵極通過(guò)電阻R3、電容C3接其源極，同時(shí)接MOS管Q4的源極，MOS管Q4的柵極通過(guò)電源V2接其源極，電源V4的正極接MOS管Q4的漏極，其負(fù)極接MOS管Q6的源極；脈寬調(diào)制芯片1825接成典型電路，變壓器TX2有一個(gè)原邊繞組，兩付邊繞組，其原邊繞組接脈寬調(diào)制芯片1825輸出信號(hào)0UT_A、0UT_B，其兩個(gè)付邊繞組的同名端分別接兩個(gè).MOS管Q3、Q4的柵極，兩個(gè)付邊繞組的異名端分別接兩個(gè)MOS管Q5、Q6的柵極。


圖1是傳統(tǒng)家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理框圖；圖2是光伏發(fā)電特性曲線；圖3是微功耗家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理框圖；圖4是升壓器電路；圖5是升壓器電路輸出壓壓仿真波形；
圖6是引入脈寬調(diào)制芯片的升壓電路；
圖7是引入脈寬調(diào)制芯片的升壓電路輸出電壓的仿真波形;
圖8是降壓器電路；
圖9是降壓器電路輸出壓壓仿真波形；
圖10是引入脈寬調(diào)制芯片的降壓電路；
圖11是引入脈寬調(diào)制芯片的降壓電路輸出電壓的仿真波形
圖12是輸入通道的實(shí)際電路；
圖13是輸入通道輸入、輸出電壓的仿真波形；
圖14是直流逆變?cè)黼娐罚?br> 圖15是直流逆變?cè)黼娐份敵鲭妷旱姆抡娌ㄐ危?br> 圖16雙邊帶整流器原理電路；
圖17雙邊帶整流器原理電路輸出電壓仿真波形；
圖18是主電路的驅(qū)動(dòng)電路，
圖19是主電路的驅(qū)動(dòng)電路的輸出信號(hào)仿真波形；
圖20是引入驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出通道主電路；
圖21是引入驅(qū)動(dòng)電路的輸出通道主電路各點(diǎn)電壓仿真波形
圖22是引入U(xiǎn)C1825的輸出通道實(shí)際電路；
圖23是IOOKHz的方波驅(qū)動(dòng)電壓Vl ；
圖24是IOOKHz的方波驅(qū)動(dòng)電壓V2 ；
圖25是電阻R2上產(chǎn)生的包絡(luò)為50Hz正弦波的信號(hào)電壓Vrl ；
圖26是電阻R3上產(chǎn)生的包絡(luò)為50Hz正弦波的信號(hào)電壓Vr2 ；
圖27是電阻R6上產(chǎn)生的包絡(luò)為正弦波的高頻方波信號(hào)電壓Gl ；
圖28是電阻R7上產(chǎn)生的包絡(luò)為正弦波的高頻方波信號(hào)電壓G2 ；
圖29是輸入直流電壓V8 ；
圖30是變壓器付邊上產(chǎn)生的包絡(luò)為正弦波的雙邊帶高頻方波電壓Vs ；
圖31是電阻R5上輸出的正弦波電壓Voa ；
圖32是電阻R4上輸出的正弦波電壓Vob ；
圖33是引入U(xiǎn)C1825的輸出通道實(shí)際電路；
圖34是風(fēng)光控制逆變器樣機(jī)面板。
具體實(shí)施例方式圖4是升壓電路，MOS管Ql、變壓器TXl以及由D1-D4組成的整流橋，形成一個(gè)脈寬調(diào)制的開關(guān)電源基本電路，驅(qū)動(dòng)信號(hào)V2是高頻信號(hào)，輸入直流電壓Vl是10. 5V，開關(guān)電源基本電路的輸出電壓，即整流橋正負(fù)輸出端之間的電壓Vc由TXl的變比決定，電壓的穩(wěn)定由V2的脈寬決定；整流橋的負(fù)輸出端接在輸入電壓Vl的正極，輸出電壓Vo從整流橋的正輸出端和地之間取出。輸出電壓Vo等于輸入電壓Vl加上整流橋的輸出電壓Vc之和，由于輸入電壓小于輸出電壓，因而輸入電流大于輸出電流，升壓電路由此得名。圖5是升壓電路各點(diǎn)電壓的仿真波形，下面是輸入電壓Vl = 10. 5V,上面是輸出電壓Vo = 12V。由于Ql柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)V2的脈寬是固定的，當(dāng)輸入電壓變化或負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓Vo = VI+Vc中的Vc會(huì)發(fā)生變化，因而輸出電壓不穩(wěn)定。圖6是引入脈寬調(diào)制芯片UC1825后的升壓電路，當(dāng)輸入電壓變化或負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓Vo = Vl+Vc中的Vc不會(huì)發(fā)生變化，因而輸出電壓穩(wěn)定。此升壓電路的功率損耗非常小，效率非常高，其原因是輸出電壓(Vo = Vl+Vc)中的絕大部份(Vl)并不參與實(shí)際的功率變換，只有輸出電壓中的極小部份(Vc)需要進(jìn)行功率變換，這極小部份電壓在功率變換過(guò)程中的功率損耗當(dāng)然更小，折算到整機(jī)功率損耗又減少了一個(gè)數(shù)量級(jí)，較之常規(guī)功率變換而言，此升壓電路效率提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。圖7是引入脈寬調(diào)制芯片UC1825后的升壓電路各點(diǎn)電壓的仿真波形，輸出電壓在開機(jī)之初有一個(gè)上沖，然后恢復(fù)到額定電壓12V，說(shuō)明脈寬調(diào)制在起作用。此處的PWM脈寬調(diào)制僅僅針對(duì)整流橋上的輸出電壓Vc，而對(duì)于輸出電壓中的絕大部份電壓Vl不起作用。圖8是降壓電路，MOS管Ql、變壓器TXl以及由D1-D4組成的整流橋，形成一個(gè)脈寬調(diào)制的開關(guān)電源基本電路，驅(qū)動(dòng)信號(hào)V5是高頻信號(hào)，輸入直流電壓Vl是13. 5V，開關(guān)電源基本電路的輸出電壓，即整流橋正負(fù)輸出端之間的電壓Vc由TXl的變比決定，電壓的穩(wěn)定由V2的脈寬決定；整流橋的負(fù)輸出端接地，整流橋的正輸出端接Ql的源極，輸出電壓Vo從整流橋的正輸出端(Ql的源極)和地之間取出。輸出電流Io等于輸入電流Il加上整流橋的輸出電壓Ic之和，由于輸入電壓大于輸出電壓，因而輸出電流小于輸入電流，降壓電路由此得名。圖9是降壓電路各點(diǎn)電壓的仿真波形，上面是輸入電壓Vl = 13. 5V，上面是輸出電壓Vo = 12V。由于Ql柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)V5的脈寬是固定的，當(dāng)輸入電壓變化或負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓Vo不穩(wěn)定。圖10是引入脈寬調(diào)制芯片UC1825后的升壓電路，當(dāng)輸入電壓變化或負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓Vo不會(huì)發(fā)生變化，因而輸出電壓穩(wěn)定。此升壓電路的功率損耗非常小，效率非常高，其原因是輸出電流(Io = Il+Ic)中的絕大部份(Il)并不參與實(shí)際的功率變換，只有輸出電流中的極小部份(Ic)需要進(jìn)行功率變換，這極小部份電流在功率變換過(guò)程中的功率損耗當(dāng)然更小，折算到整機(jī)功率損耗又減少了一個(gè)數(shù)量級(jí)，較之常規(guī)功率變換而言，此升壓電路效率提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。圖11是引入脈寬調(diào)制芯片UC1825后的升壓電路各點(diǎn)電壓的仿真波形，輸出電壓在開機(jī)之初有一個(gè)上沖，然后恢復(fù)到額定電壓12V，說(shuō)明脈寬調(diào)制在起作用。此處的PWM脈寬調(diào)制僅僅針對(duì)整流橋上的輸出電流Ic，而對(duì)于輸出電壓中的絕大部份電壓Il不起作用。圖12是輸入通道的實(shí)際電路，由一個(gè)升壓電路和一個(gè)降壓電路組成，它們的輸入電壓是相同的，在升壓電路和降壓電路之間加一個(gè)二極管隔離，二極管的正極接在升壓電路一邊，限制高壓影響低壓。當(dāng)光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電的電壓低于額定值時(shí)，升壓和降壓電路同時(shí)啟動(dòng)，由于輸入電壓相同，升壓電路的輸出電壓高于降壓電路的輸出電壓，整機(jī)的輸出電壓是升壓電路所產(chǎn)生的電壓，由于二極管的隔離作用，升壓電路所產(chǎn)生的高壓不能通過(guò)二極管D5進(jìn)入降壓電路，只能從D5的負(fù)極輸出。當(dāng)光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電的電壓高于額定值時(shí)，升壓電路不啟動(dòng)，UC1825控制芯片停止輸出脈寬信號(hào)，這時(shí)降壓電路啟動(dòng)，降壓電路的輸出電壓高于升壓電路(已經(jīng)截止)的輸出電壓，降壓電路的輸出電壓通過(guò)D5到達(dá)輸出端,從D5的負(fù)極輸出。圖13是輸入通道各點(diǎn)電壓的仿真波形，V3是幅值1. 5V的正弦波電壓，V4是12. OV的直流電壓，輸入電壓等于Vi = V3+V4，是一個(gè)幅值在10. 5V到13. 5V之間變化的脈動(dòng)電壓，輸出電壓是一條直線，說(shuō)明無(wú)論輸入電壓為何值，輸出電壓都恒等于額定輸出電壓。圖14是輸出通道中的逆變器原理電路，電路形式與傳統(tǒng)逆變電路相似，實(shí)際上有本質(zhì)的不同。驅(qū)動(dòng)信號(hào)V1、V2是幅值308V的正弦波信號(hào)，V4、V5是幅值18V的方波信號(hào)，頻率都是50Hz，V2、V4的相位落后10ms，輸入直流電壓V3為320V，電路啟動(dòng)后，前10ms，V1、V5高電平，Ql、Q4飽和導(dǎo)通，直流電壓通過(guò)Ql、Rl、Q4形成通路，在Rl上形成壓降，由于Q4飽和導(dǎo)通，相當(dāng)于接地，Rl上的電壓跟隨柵極電壓VI，而Vl是正弦波，所以在Rl上形成正弦波的前IOms波形，即一個(gè)正向饅頭波電壓；后10ms，V2、V4高電平，Q2、Q3飽和導(dǎo)通，直流電壓通過(guò)Q2、R1、Q3形成通路，在Rl上形成壓降，由于Q3飽和導(dǎo)通，相當(dāng)于接地，Rl上的電壓跟隨柵極電壓V2，而V2是正弦波，所以在Rl上形成正弦波的前IOms波形，即一個(gè)負(fù)向饅頭波電壓，因?yàn)楹驣Oms的電壓和前IOms的電壓在Rl上正好方向相反，Q3、Q4只是起換向的作用。一個(gè)20ms的周期過(guò)后，就在電阻Rl上開成了一個(gè)完整的正弦波。圖15是電阻Rl 上的輸出電壓仿真波形，可以看到，輸出電壓Vo比輸入電壓低，因?yàn)樵赒l、Q4上產(chǎn)生了壓降。圖16是雙邊帶整流電路，其作用是把包絡(luò)為正弦波的雙邊帶高頻方波電壓整流成正弦波。雙邊帶整流電路實(shí)際上是一個(gè)雙向橋式整流電路，眾所周知，整流電路會(huì)把脈寬IOms的負(fù)方向正弦波形翻到橫軸的上面來(lái),形成頻率為100Hz、周期IOms的慢頭波,這就是所謂的正向橋式整流電路，負(fù)向橋式整流電路中的四個(gè)整流二極管相反聯(lián)接，其作用正好與正向橋式整流電路相反，可以把脈寬IOms的正方向正弦波形翻到橫軸的下面去，也會(huì)形成頻率為IOOHz、周期IOms的饅頭波。對(duì)于圖17最里層所示變壓器付邊的、包絡(luò)為正弦波的、雙邊帶高頻方波電壓，必須要有正、負(fù)方向兩個(gè)橋式整流電路各一個(gè)，對(duì)于第一個(gè)IOms,要有一個(gè)正向橋式整流電路，使得負(fù)方向的高頻方波翻到上面來(lái)，或者保持正方向的饅頭波不變；對(duì)于第二個(gè)10ms，需要一個(gè)負(fù)向橋式整流電路，把正方向的高頻方波翻到下面去，或者保持負(fù)方向的饅頭波不變，接下來(lái)重復(fù)上述過(guò)程，直到最后，于是圖17最里面所示的雙邊帶高頻電壓波形就變換成圖17中間波形所示的系列完整正弦波。包絡(luò)為正弦波的雙邊帶高頻方波電壓，必須同時(shí)接上正、負(fù)整流橋，才能整流成正弦波電壓，可是普通正、負(fù)整流的橋式電路，不可能在兩個(gè)整流橋的輸入端接入相同的交流電壓，不然會(huì)發(fā)生電源短路，只能接成如圖16形式的雙邊帶整流電路。圖17所示的仿真波形從外到里分別是輸入電壓、輸出電壓，以及變壓器付邊的、包絡(luò)為正弦波的、雙邊帶高頻方波電壓。圖18是驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路，MOS管Ql、Q2的柵極接高頻方波信號(hào)V1、V2，頻率ΙΟΟΚΗζ，其漏極接方波信號(hào)V3、V4，頻率50Hz，V4比V3滯后10ms，于是在電阻Rl、R2上產(chǎn)生包絡(luò)為50Hz方波、頻率是IOOKHz的方波信號(hào)Vrl、Vr2，此信號(hào)接到Q3、Q4的柵極，而Q3、Q4的漏極接正弦電壓V5經(jīng)全波整流后的饅頭波電壓Vd，則在Q3、Q4的源極電阻R3、R4上得到包絡(luò)為饅頭波的高頻信號(hào)Gl、G2，G2比Gl滯后10ms。圖19是驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路各點(diǎn)電壓的仿真波形，從上到下是電阻R3上得到的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl，電阻R4上得到的驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2，電阻Rl上得到的包絡(luò)為50Hz方波、頻率是IOOKHz的方波信號(hào)Vrl，電阻R2上得到的包絡(luò)為50Hz方波、頻率是IOOKHz的方波信號(hào)Vr2。圖20是輸出通道的原理電路，MOS管Q9、Q10、Q13、Q14逆變器的主電路，直流電壓V8 = 320V的正極通過(guò)變壓器TXl的原邊接到Q9、Q10的漏極，在電阻R5上得到正弦波輸出電壓Voa，TXl付邊的包絡(luò)為正弦波的雙邊帶方波電壓，通過(guò)雙邊帶整流器后，變換成與Voa同頻、同相、同幅值的輸出正弦波電壓Vob,此電壓與Voa并聯(lián)輸出。所有帶變壓器的功率變換電路，在變壓器的付邊都會(huì)產(chǎn)生雙邊帶高頻方波信號(hào)電壓，而且此雙邊帶電壓的功率分布是關(guān)于橫軸為對(duì)稱的。由于直流分量的不同，雙邊帶波形在橫軸上的分布不對(duì)稱，如果橫軸上方的峰值高，下方峰值低，則上方的脈寬小，下方的脈寬大，功率的分布仍然關(guān)于橫軸為對(duì)稱，而雙邊帶高頻方波的包絡(luò)，正是變壓器原邊的電壓波形。設(shè)輸入電壓V8的幅值是V8 = 1，在電阻R5上輸出的正弦波電壓Voa = sinx，則在變壓器TXl原邊繞組上的電壓是Vp = ι-sinx,可以證明，函數(shù)Vp = l_sinx仍然是正弦波函數(shù)(證明從略)，所以在TXl的付邊所產(chǎn)生的雙邊帶高頻方波電壓的包絡(luò)也是正弦波，通過(guò)雙邊帶整流器后，得到了正弦波電壓Vob。圖21到圖32分別是輸出通道的原理電路中各點(diǎn)電壓的仿真波形，順序是I)輸入正弦波信號(hào)電壓V3 :2) V3經(jīng)全橋整流后的饅頭波電壓Vd ；3) IOOKHz的方波保證電壓V1、V2 ;4)電阻R2、R3上產(chǎn)生的包絡(luò)為50Hz正弦波的信號(hào)電壓Vrl、Vr2 ；5)電阻R6、R7上產(chǎn)生的包絡(luò)為正弦波的高頻方波信號(hào)電壓Gl、G2 ;6)輸入直流電壓V8 ；7)變壓器付邊上產(chǎn)生的允絡(luò)為正弦波的雙邊帶高頻方波電壓Vs ；8)電阻R5上輸出的正弦波電壓Voa ；9)電阻R4上輸出的正弦波電壓Vob。圖33是引入脈寬調(diào)制控制芯片UC1825后輸出通道的實(shí)際電路，芯片UC1825接成典型的控制形式，用以控制輸出正弦波電壓Voa、Vob的幅值，此乃現(xiàn)有技術(shù)，無(wú)須贅述。圖33中UC1825芯片的誤差放大腳INV接固定電壓，其調(diào)制輸出腳0UT_A、0UT_B信號(hào)的占空比均為50%。圖34是風(fēng)光控制逆變器樣機(jī)的面板，有蓄電池的輸入接口，光伏發(fā)電直接進(jìn)行一個(gè)輸入通道，三相永磁同步發(fā)電機(jī)的輸出電壓經(jīng)過(guò)三相整流以后，不必濾波，直接進(jìn)入風(fēng)光控制逆變器的另一個(gè)輸入通道；輸出通道是一個(gè)交流插座，輸出到負(fù)載。
權(quán)利要求
1.一種微功耗家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是采用風(fēng)光控制逆變器取代傳統(tǒng)家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的風(fēng)力發(fā)電控制器、光伏發(fā)電控制器、直流逆變器，其中風(fēng)力發(fā)電輸出、光伏發(fā)電輸出、蓄電池、以及負(fù)載，都直接與風(fēng)光控制逆變器相接。
2.如權(quán)利要求所述的微功耗家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是風(fēng)光控制逆變器包括二個(gè)輸入通道，一個(gè)輸出通道；輸入通道(I)的首端接風(fēng)力發(fā)電的三相交流電壓，輸入通道(2)的首端接光伏發(fā)電的直流電壓，輸出通道的末端接交流負(fù)載；兩個(gè)輸入通道(1、2)的末端接蓄電池充電，輸出通道的首端接蓄電池逆變。
3.如權(quán)利要求2所述的微功耗家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是兩個(gè)輸入通道(1、2)完全相同，都由主電路及其驅(qū)動(dòng)電路組成，主電路由升壓電路和降壓電路組成，它們的驅(qū)動(dòng)電路都由UC1825組成；1)升壓電路中的MOS管Ql的漏極接變壓器TXl原邊的異名端，其柵極通過(guò)第三電阻(R3)和第二電源(V2)的串聯(lián)支路接地，其源極直接接地；第一電源(Vl)的正極接計(jì)數(shù)器TXl原邊的同名端，其負(fù)直接接地；第一、二、三、四二極管(D1、D2、D3、D4)組成整流橋，整流橋的兩個(gè)輸入端與變壓器TXl付邊繞組、第一電阻(R1)、第一電容(Cl)并聯(lián)，其輸出正端點(diǎn)通過(guò)第三電容(C3)、第四電阻(R4)接地，其輸出負(fù)端點(diǎn)接第一電源(Vl)的正極，第二電阻(R2)、第二電容(C2)跨接在整流橋的兩個(gè)輸出端點(diǎn)；升壓電路的驅(qū)動(dòng)電路由一個(gè)典型的PWM脈寬調(diào)制芯片UC1825組成，其脈寬調(diào)制輸出端0UT_A接MOS管Ql的柵極，取代第三電阻(R3)、第二電源(V2)的串聯(lián)支路，其誤差放大輸出端INV通過(guò)第十電阻(RlO)接地，通過(guò)第五電阻(R5)接整流橋的正輸出端； 2)降壓電路中的MOS管Ql的漏極接變壓器TXl原邊的異名端，其柵極通過(guò)第五電阻(R5)和第五電源(V5)的串聯(lián)支路接地，其源極直接通過(guò)第六電阻)、第四電容(C4)的并聯(lián)支路接地；第一電源(Vl)的正極接計(jì)數(shù)器TXl原邊的同名端，其負(fù)極直接接地；第一、二、三、四二極管(Dl、D2、D3、D4)組成整流橋，整流橋的兩個(gè)輸入端與變壓器TXl付邊繞組、第一電阻(Rl)、第一電容(Cl)并聯(lián)，其輸出正端點(diǎn)接MOS管Ql的源極，其輸出負(fù)端點(diǎn)直接接地，第二電阻(R2)、第二電容(C2)跨接在整流橋的兩個(gè)輸出端點(diǎn)；降壓電路的驅(qū)動(dòng)電路由一個(gè)典型的PWM脈寬調(diào)制芯片UC1825組成，其脈寬調(diào)制輸出端0UT_A接MOS管Ql的柵極，取代第五電阻(R5)、第五電源(V5)的串聯(lián)支路，其誤差放大輸出端INV通過(guò)第十電阻(RlO)接地，通過(guò)第五電阻(R5)接MOS管Ql的源極。
4.如權(quán)利要求2所述的微功耗家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是輸出通道由主電路、整流電路、驅(qū)動(dòng)電路組成1)主電路中的第九MOS管(Q9)的漏極接第一變壓器(TXl)的異名端，第八電源(V8)的正極接變壓器TXl的同名端，其負(fù)極接地，第十三MOS管(Q13)的漏極接第九MOS管(Q9)的源極，其源極接地，其柵極通過(guò)第八電源(V8)接發(fā)；第十MOS管(QlO)的漏極接變壓器TXl的異名端，第十四MOS管(Q14)的漏極接第十MOS管(QlO)的源極，其源極接地，其柵極通過(guò)第十電源(VlO)接地； 2)整流電路中的第一、二、i^一、十二 MOS管(Ql、Q2、QlU Q12)是PNP型、第七、八、十五、十六MOS 管(Q7、Q8、Q15、Q16)是NPN型，第一、七、^^一、十五MOS 管(Q1、Q7、Q11、Q15)和第二、八、十二、十六MOS管(Q2、Q8、Q12、Q16)分兩組依次串聯(lián)，漏極在上，源極在下，第四電阻(R4)、第四電容(C4)跨接在第一 MOS管(Ql)的漏極和第十六MOS管(Q16)的源極之間，第七M(jìn)OS管(Q7)的源極接變壓器TXl付邊的同名端，第八MOS管(Q8)的源極接變壓器TXl付邊的異名端，第一電阻(Rl)、第一電容(Cl)跨接在變壓器TXl付邊的兩端；3)驅(qū)動(dòng)電路中的第一到第四二極管(D-D4)組成整流橋，第五電源(V5)跨接在整流橋的輸 入端，整流橋正輸出極接第五MOS管(Q5)的漏極，其負(fù)輸出端接地；第五MOS管(Q5)的源極通過(guò)第六電阻(R6)、第六電容(C6)接地，具柵極通過(guò)第二電阻(R2)、第二電容(C2)接其源極，同時(shí)接第三MOS管(Q3)的源極，第三MOS管(Q3)的柵極通過(guò)第一電源(Vl)接其源極，第三電源(V3)的正極接第三MOS管(Q3)的漏極，其負(fù)極接第五MOS管(Q5)的源極；第六MOS管(Q6)的源極通過(guò)第七電阻(R7)、第七電容(C7)接地，其柵極通過(guò)第三電阻(R3)、第三電容(C3)接其源極，同時(shí)接第四MOS管(Q4)的源極，第四MOS管(Q4)的柵極通過(guò)第二電源(V2)接其源極，第四電源(V4)的正極接第四MOS管(Q4)的漏極，其負(fù)極接第六MOS管(Q6)的源極；脈寬調(diào)制芯片1825接成典型電路，第二變壓器(TX2)有一個(gè)原邊繞組，兩付邊繞組，其原邊繞組接脈寬調(diào)制芯片1825輸出信號(hào)0UT_A、0UT_B，其兩個(gè)付邊繞組的同名端分別接第三、四兩個(gè)MOS愛(Q3、Q4)的柵極，兩個(gè)付邊繞組的異名端分別接第五、六兩個(gè)MOS管(Q5、Q6)的柵極。
全文摘要
微功耗家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)由葉片、轉(zhuǎn)軸、三相永磁同步發(fā)電機(jī)組成，用風(fēng)光控制逆變器取代傳統(tǒng)家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的風(fēng)力發(fā)電控制器、光伏發(fā)電控制器、直流逆變器，最大限度地利用自然風(fēng)能和太陽(yáng)能，對(duì)蓄電池進(jìn)行最佳充電，大大延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命；所有電路都采用微功耗功率變換，使得電能損耗降至最低。
文檔編號(hào)H02J7/14GK103001304SQ201210417860
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者郁百超 申請(qǐng)人:郁百超