一種小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電裝置，由風(fēng)輪、尾翼和直流發(fā)電機(jī)構(gòu)成，連接斬波電路、電壓檢測(cè)電路及滅磁模塊，用于產(chǎn)生直流電能；斬波電路，連接發(fā)電機(jī)、蓄電池和主控模塊，用于調(diào)節(jié)輸出電壓；蓄電池，連接斬波電路，用作電能儲(chǔ)存；主控模塊，連接斬波電路、電壓檢測(cè)電路、滅磁模塊、工作指示電路，用于處理檢測(cè)信息并發(fā)出控制信號(hào)；電壓檢測(cè)電路，連接斬波電路，用于檢測(cè)系統(tǒng)電壓信息；滅磁模塊，連接主控模塊和發(fā)電機(jī)，用于快速消除發(fā)電機(jī)勵(lì)磁；工作指示電路，連接主控模塊，用于顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)。本實(shí)用新型根據(jù)直流發(fā)電機(jī)的輸出電壓和蓄電池的狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)控制充電，同時(shí)具有滅磁功能，起到保護(hù)發(fā)電裝置的作用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
:
[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電系統(tǒng)，尤其是涉及一種風(fēng)力發(fā)電自動(dòng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
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[0002]風(fēng)力發(fā)電作為清潔型發(fā)電方式之一，受到了廣泛重視，特別是小型風(fēng)力發(fā)電裝置，廣泛應(yīng)用在山區(qū)、草原、沙漠和戶(hù)外生活等。目前小型風(fēng)力發(fā)電裝置存在著一定的不足:(I)不穩(wěn)定的風(fēng)速造成輸出電壓波動(dòng)，即蓄電池的充電電壓波動(dòng)，會(huì)嚴(yán)重影響蓄電池的壽命；
[2]當(dāng)風(fēng)速過(guò)大時(shí)為抑制發(fā)電機(jī)輸出電壓，一般需要采用人工控制風(fēng)輪朝向以偏離風(fēng)向或者使用手動(dòng)剎車(chē)機(jī)構(gòu)降低發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0003]為解決上述風(fēng)力發(fā)電裝置存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)?？梢愿鶕?jù)發(fā)電機(jī)的輸出電壓和蓄電池的狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)充電電壓，同時(shí)能在風(fēng)速過(guò)大使限定發(fā)電機(jī)輸出電壓。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:
[0005]—種小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、尾翼、斬波電路、蓄電池、主控模塊、電壓檢測(cè)電路、滅磁模塊、工作指示電路。
[0006]所述風(fēng)輪，同軸連接直流發(fā)電機(jī)，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能提供給發(fā)電機(jī)；
[0007]所述發(fā)電機(jī)，與風(fēng)輪和尾翼同軸連接，分別與充電電路、電壓檢測(cè)電路及滅磁模塊電氣連接，用于產(chǎn)生電能；
[0008]所述尾翼，同軸連接發(fā)電機(jī)，用于調(diào)整風(fēng)輪朝向以正對(duì)風(fēng)向；
[0009]所述斬波電路，連接直流發(fā)電機(jī)、蓄電池和主控模塊，用于調(diào)節(jié)輸出電壓；
[0010]所述蓄電池，連接斬波電路，用作直流電能儲(chǔ)存設(shè)備；
[0011]所述主控模塊，連接斬波電路、電壓檢測(cè)電路、滅磁模塊、工作指示電路，用于處理檢測(cè)信息并通過(guò)PWM調(diào)制技術(shù)對(duì)斬波電路的輸出電壓進(jìn)行控制；
[0012]所述電壓檢測(cè)電路，連接斬波電路的輸入端與輸出端，用于檢測(cè)發(fā)電機(jī)輸出電壓和蓄電池輸入電壓；
[0013]所述滅磁模塊，連接主控模塊和直流發(fā)電機(jī)，用于故障或者風(fēng)力過(guò)大是迅速消除發(fā)電機(jī)勵(lì)磁；
[0014]所述工作指示電路，連接主控模塊，用于顯示發(fā)電裝置和蓄電池的工作狀態(tài)。
[0015]作為本實(shí)用新型更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述發(fā)電機(jī)采用直流并勵(lì)發(fā)電機(jī)，電樞繞組與勵(lì)磁繞組的電氣連接采用外接的方式，同時(shí)接入滅磁控制電路；
[0016]作為本實(shí)用新型更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述斬波電路的功率器件采用電力MOSFET管，具體型號(hào)選擇IRF3205S;同時(shí)采用光電耦合器PC817A作為隔離和驅(qū)動(dòng)元件；
[0017]為本實(shí)用新型更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述主控模塊的微處理器采用單片機(jī)ATmega48芯片，具有6路10位精度的逐次逼近型ADC，內(nèi)置采樣和保持電路，內(nèi)部基準(zhǔn)參考電壓為1.1V；
[0018]為本實(shí)用新型更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述電壓檢測(cè)電路采用電阻分壓的方式對(duì)直流電壓進(jìn)行采集，并采用RC并聯(lián)的方式對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。
[0019]為本實(shí)用新型更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述工作指示電路采用一個(gè)單色LED指示系統(tǒng)電壓和一個(gè)雙色LED指示蓄電池狀態(tài)。其中單色LED綠色常亮表示系統(tǒng)電壓正常、快閃表示系統(tǒng)超壓;三色LED綠色常亮表示蓄電池電壓在正常范圍，綠色慢閃表示蓄電池已充滿(mǎn)，橙黃色(雙色皆亮)表示蓄電池欠壓，紅色表示蓄電池電壓降至過(guò)放狀態(tài)了。
[0020]本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0021](I)本實(shí)用新型的一種小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，采用PffM控制技術(shù)控制斬波電路的輸出電壓，通過(guò)檢測(cè)發(fā)電機(jī)的輸出電壓和蓄電池的狀態(tài)調(diào)制PWM控制脈沖以控制斬波電路的輸出電壓，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)充電電壓；
[0022](2)本實(shí)用新型的一種小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，采用發(fā)電機(jī)滅磁電路，在檢測(cè)到發(fā)電機(jī)輸出電壓超過(guò)限定值時(shí)快速減弱發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁磁場(chǎng)，以降低發(fā)電機(jī)的輸出電壓。
【附圖說(shuō)明】
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[0023]圖1為本實(shí)用新型的一種小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型的斬波控制電路圖；
[0025]圖3為本實(shí)用新型的滅磁電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
:
[0026]為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
[0027]根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例，如圖1所示，提供一種小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括:
[0028]所述風(fēng)輪，同軸連接直流發(fā)電機(jī)，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能提供給發(fā)電機(jī)；
[0029]所述發(fā)電機(jī)，與風(fēng)輪和尾翼同軸連接，分別與充電電路、電壓檢測(cè)電路及滅磁模塊電氣連接，用于產(chǎn)生電能；
[0030]所述尾翼，同軸連接發(fā)電機(jī)，用于調(diào)整風(fēng)輪朝向以正對(duì)風(fēng)向；
[0031]所述斬波電路，連接直流發(fā)電機(jī)、蓄電池和主控模塊，用于調(diào)節(jié)輸出電壓；
[0032]所述蓄電池，連接斬波電路，用作直流電能儲(chǔ)存設(shè)備；
[0033]所述主控模塊，連接斬波電路、電壓檢測(cè)電路、滅磁模塊、工作指示電路，用于處理檢測(cè)信息并通過(guò)PWM調(diào)制技術(shù)對(duì)斬波電路的輸出電壓進(jìn)行控制；
[0034]所述電壓檢測(cè)電路，連接斬波電路的輸入端與輸出端，用于檢測(cè)發(fā)電機(jī)輸出電壓和蓄電池輸入電壓；
[0035]所述滅磁模塊，連接主控模塊和直流發(fā)電機(jī)，用于故障或者風(fēng)力過(guò)大是迅速消除發(fā)電機(jī)勵(lì)磁；
[0036]所述工作指示電路，連接主控模塊，用于顯示發(fā)電裝置和蓄電池的工作狀態(tài)。
[0037]為了更詳細(xì)的說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例【具體實(shí)施方式】，分別對(duì)斬波控制電路和滅磁電路進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0038]圖2為本實(shí)用新型的斬波控制電路，當(dāng)檢測(cè)到發(fā)電機(jī)輸出電壓高于蓄電池電壓時(shí)，單片機(jī)根據(jù)檢測(cè)的實(shí)施參數(shù)調(diào)制不同占空比的PWM波形并通過(guò)I/O口 PBl輸出，通過(guò)光耦PC817A驅(qū)動(dòng)電力MOSFET管IRF3205S的通斷，從而調(diào)節(jié)斬波電路的輸出電壓平均值。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓低于蓄電池電壓，控制IRF3205S—直保持關(guān)斷，防止蓄電池給發(fā)電機(jī)供電促使發(fā)電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)。值得說(shuō)明的是設(shè)置PBl為低電平輸出有效，S卩當(dāng)PWM脈沖為低電平時(shí)，光耦PC817A導(dǎo)通，Power MOSFET的柵極得到高電平(R6與R7的串聯(lián)分壓)而導(dǎo)通，否則為低電平而截至。二極管D4防止蓄電池電壓高于發(fā)電機(jī)輸出電壓時(shí)發(fā)生功率反向。電感L2和電容C4分別進(jìn)行電流和電壓濾波，提高直流電能質(zhì)量。
[0039]圖3為本實(shí)用新型的滅磁電路，當(dāng)正常工作時(shí)，單片機(jī)PB2口和PB3 口都一直輸出高電平，則光耦J2和J3均截至，則繼電器KMl和KM2的線圈均不得電而處于常態(tài)，于是KMl常閉觸頭處于閉合狀態(tài)而KM2的常開(kāi)觸頭處于斷開(kāi)狀態(tài)，發(fā)電機(jī)處于正常勵(lì)磁，此種控制方式使得發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)繼電器處于常態(tài)以降低能耗。當(dāng)需要滅磁時(shí)，采用單片機(jī)PB3 口先輸出高電平而PB3 口后輸出高電平分別通過(guò)光耦控制繼電器KM2和KMI的線圈先后得電，即先在勵(lì)磁回路并入消磁電阻后切斷勵(lì)磁電源。采用這種方式是因?yàn)槿绻苯忧袛鄤?lì)磁回路，則根據(jù)電磁感應(yīng)原理可知磁通變化過(guò)大會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓，則采用并聯(lián)電阻的方法消耗勵(lì)磁電流，使磁通的衰減具有一個(gè)過(guò)程，衰減的時(shí)間常數(shù)取決于并聯(lián)電阻的阻值。
[0040]以上示意性的對(duì)本實(shí)用新型及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，附圖中所示的也只是本實(shí)用新型的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括風(fēng)輪，同軸連接直流發(fā)電機(jī)，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能提供給發(fā)電機(jī);發(fā)電機(jī)，與風(fēng)輪和尾翼同軸連接，分別與充電電路、電壓檢測(cè)電路及滅磁模塊電氣連接，用于產(chǎn)生電能；尾翼，同軸連接發(fā)電機(jī)，用于調(diào)整風(fēng)輪朝向以正對(duì)風(fēng)向；斬波電路，連接直流發(fā)電機(jī)、蓄電池和主控模塊，用于調(diào)節(jié)輸出電壓；蓄電池，連接斬波電路，用作直流電能儲(chǔ)存設(shè)備;主控模塊，連接斬波電路、電壓檢測(cè)電路、滅磁模塊、工作指示電路，用于處理檢測(cè)信息并通過(guò)PWM調(diào)制技術(shù)對(duì)斬波電路的輸出電壓進(jìn)行控制；電壓檢測(cè)電路，連接斬波電路的輸入端與輸出端，用于檢測(cè)發(fā)電機(jī)輸出電壓和蓄電池輸入電壓；滅磁模塊，連接主控模塊和直流發(fā)電機(jī)，用于故障或者風(fēng)力過(guò)大是迅速消除發(fā)電機(jī)勵(lì)磁;工作指示電路，連接主控模塊，用于顯示裝置的工作狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)采用直流并勵(lì)發(fā)電機(jī)，電樞繞組與勵(lì)磁繞組的電氣連接采用外接的方式。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述主控模塊的微處理器采用單片機(jī)ATmega48芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述斬波電路的功率器件采用電力MOSFET管，具體型號(hào)選擇IRF3205S;同時(shí)采用光電耦合器PC817A作為隔離和驅(qū)動(dòng)元件。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述工作指示電路采用一個(gè)單色LED指示系統(tǒng)電壓和一個(gè)雙色LED指示蓄電池狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】F03D9/11GK205503360SQ201620260041
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月29日
【發(fā)明人】蔣慧, 平懷榮, 吳雙
【申請(qǐng)人】淮南聯(lián)合大學(xué)