一種小型風力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種小型風力發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電裝置，由風輪、尾翼和直流發(fā)電機構成，連接斬波電路、電壓檢測電路及滅磁模塊，用于產(chǎn)生直流電能；斬波電路，連接發(fā)電機、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，用作電能儲存；主控模塊，連接斬波電路、電壓檢測電路、滅磁模塊、工作指示電路，用于處理檢測信息并發(fā)出控制信號；電壓檢測電路，連接斬波電路，用于檢測系統(tǒng)電壓信息；滅磁模塊，連接主控模塊和發(fā)電機，用于快速消除發(fā)電機勵磁；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)。本實用新型根據(jù)直流發(fā)電機的輸出電壓和蓄電池的狀態(tài)進行自動控制充電，同時具有滅磁功能，起到保護發(fā)電裝置的作用。
【專利說明】
一種小型風力發(fā)電系統(tǒng)
技術領域
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[0001]本實用新型涉及一種發(fā)電系統(tǒng)，尤其是涉及一種風力發(fā)電自動控制系統(tǒng)。
【背景技術】
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[0002]風力發(fā)電作為清潔型發(fā)電方式之一，受到了廣泛重視，特別是小型風力發(fā)電裝置，廣泛應用在山區(qū)、草原、沙漠和戶外生活等。目前小型風力發(fā)電裝置存在著一定的不足:(I)不穩(wěn)定的風速造成輸出電壓波動，即蓄電池的充電電壓波動，會嚴重影響蓄電池的壽命；
[2]當風速過大時為抑制發(fā)電機輸出電壓，一般需要采用人工控制風輪朝向以偏離風向或者使用手動剎車機構降低發(fā)電機的轉(zhuǎn)速。
【實用新型內(nèi)容】:
[0003]為解決上述風力發(fā)電裝置存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種小型風力發(fā)電系統(tǒng)。可以根據(jù)發(fā)電機的輸出電壓和蓄電池的狀態(tài)自動調(diào)節(jié)充電電壓，同時能在風速過大使限定發(fā)電機輸出電壓。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術方案:
[0005]—種小型風力發(fā)電系統(tǒng)，包括風輪、發(fā)電機、尾翼、斬波電路、蓄電池、主控模塊、電壓檢測電路、滅磁模塊、工作指示電路。
[0006]所述風輪，同軸連接直流發(fā)電機，用于將風能轉(zhuǎn)換為機械能提供給發(fā)電機；
[0007]所述發(fā)電機，與風輪和尾翼同軸連接，分別與充電電路、電壓檢測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，用于調(diào)整風輪朝向以正對風向；
[0009]所述斬波電路，連接直流發(fā)電機、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，用作直流電能儲存設備；
[0011]所述主控模塊，連接斬波電路、電壓檢測電路、滅磁模塊、工作指示電路，用于處理檢測信息并通過PWM調(diào)制技術對斬波電路的輸出電壓進行控制；
[0012]所述電壓檢測電路，連接斬波電路的輸入端與輸出端，用于檢測發(fā)電機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，用于故障或者風力過大是迅速消除發(fā)電機勵磁；
[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]作為本實用新型更進一步的改進，所述發(fā)電機采用直流并勵發(fā)電機，電樞繞組與勵磁繞組的電氣連接采用外接的方式，同時接入滅磁控制電路；
[0016]作為本實用新型更進一步的改進，所述斬波電路的功率器件采用電力MOSFET管，具體型號選擇IRF3205S;同時采用光電耦合器PC817A作為隔離和驅(qū)動元件；
[0017]為本實用新型更進一步的改進，所述主控模塊的微處理器采用單片機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)部基準參考電壓為1.1V；
[0018]為本實用新型更進一步的改進，所述電壓檢測電路采用電阻分壓的方式對直流電壓進行采集，并采用RC并聯(lián)的方式對被測信號進行調(diào)理。
[0019]為本實用新型更進一步的改進，所述工作指示電路采用一個單色LED指示系統(tǒng)電壓和一個雙色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，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放狀態(tài)了。
[0020]本實用新型采用上述技術方案，具有以下優(yōu)點和積極效果:
[0021](I)本實用新型的一種小型風力發(fā)電系統(tǒng)，采用PffM控制技術控制斬波電路的輸出電壓，通過檢測發(fā)電機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，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)充電電壓；
[0022](2)本實用新型的一種小型風力發(fā)電系統(tǒng)，采用發(fā)電機滅磁電路，在檢測到發(fā)電機輸出電壓超過限定值時快速減弱發(fā)電機的勵磁磁場，以降低發(fā)電機的輸出電壓。
【附圖說明】
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[0023]圖1為本實用新型的一種小型風力發(fā)電系統(tǒng)總體結構圖；
[0024]圖2為本實用新型的斬波控制電路圖；
[0025]圖3為本實用新型的滅磁電路示意圖。
【具體實施方式】
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[0026]為使本實用新型實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本實用新型。
[0027]根據(jù)本實用新型一個實施例，如圖1所示，提供一種小型風力發(fā)電系統(tǒng)，包括:
[0028]所述風輪，同軸連接直流發(fā)電機，用于將風能轉(zhuǎn)換為機械能提供給發(fā)電機；
[0029]所述發(fā)電機，與風輪和尾翼同軸連接，分別與充電電路、電壓檢測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，用于調(diào)整風輪朝向以正對風向；
[0031]所述斬波電路，連接直流發(fā)電機、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，用作直流電能儲存設備；
[0033]所述主控模塊，連接斬波電路、電壓檢測電路、滅磁模塊、工作指示電路，用于處理檢測信息并通過PWM調(diào)制技術對斬波電路的輸出電壓進行控制；
[0034]所述電壓檢測電路，連接斬波電路的輸入端與輸出端，用于檢測發(fā)電機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，用于故障或者風力過大是迅速消除發(fā)電機勵磁；
[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]為了更詳細的說明本實用新型實施例【具體實施方式】，分別對斬波控制電路和滅磁電路進行詳細描述:
[0038]圖2為本實用新型的斬波控制電路，當檢測到發(fā)電機輸出電壓高于蓄電池電壓時，單片機根據(jù)檢測的實施參數(shù)調(diào)制不同占空比的PWM波形并通過I/O口 PBl輸出，通過光耦PC817A驅(qū)動電力MOSFET管IRF3205S的通斷，從而調(diào)節(jié)斬波電路的輸出電壓平均值。當發(fā)電機輸出電壓低于蓄電池電壓，控制IRF3205S—直保持關斷，防止蓄電池給發(fā)電機供電促使發(fā)電機工作在電動狀態(tài)。值得說明的是設置PBl為低電平輸出有效，S卩當PWM脈沖為低電平時，光耦PC817A導通，Power MOSFET的柵極得到高電平(R6與R7的串聯(lián)分壓)而導通，否則為低電平而截至。二極管D4防止蓄電池電壓高于發(fā)電機輸出電壓時發(fā)生功率反向。電感L2和電容C4分別進行電流和電壓濾波，提高直流電能質(zhì)量。
[0039]圖3為本實用新型的滅磁電路，當正常工作時，單片機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的常開觸頭處于斷開狀態(tài)，發(fā)電機處于正常勵磁，此種控制方式使得發(fā)電機正常工作時繼電器處于常態(tài)以降低能耗。當需要滅磁時，采用單片機PB3 口先輸出高電平而PB3 口后輸出高電平分別通過光耦控制繼電器KM2和KMI的線圈先后得電，即先在勵磁回路并入消磁電阻后切斷勵磁電源。采用這種方式是因為如果直接切斷勵磁回路，則根據(jù)電磁感應原理可知磁通變化過大會產(chǎn)生過電壓，則采用并聯(lián)電阻的方法消耗勵磁電流，使磁通的衰減具有一個過程，衰減的時間常數(shù)取決于并聯(lián)電阻的阻值。
[0040]以上示意性的對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本實用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種小型風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括風輪，同軸連接直流發(fā)電機，用于將風能轉(zhuǎn)換為機械能提供給發(fā)電機;發(fā)電機，與風輪和尾翼同軸連接，分別與充電電路、電壓檢測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，用于調(diào)整風輪朝向以正對風向；斬波電路，連接直流發(fā)電機、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，用作直流電能儲存設備;主控模塊，連接斬波電路、電壓檢測電路、滅磁模塊、工作指示電路，用于處理檢測信息并通過PWM調(diào)制技術對斬波電路的輸出電壓進行控制；電壓檢測電路，連接斬波電路的輸入端與輸出端，用于檢測發(fā)電機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，用于故障或者風力過大是迅速消除發(fā)電機勵磁;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)權利要求1所述的一種小型風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機采用直流并勵發(fā)電機，電樞繞組與勵磁繞組的電氣連接采用外接的方式。3.根據(jù)權利要求1所述的一種小型風力發(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ATmega48芯片。4.根據(jù)權利要求1所述的一種小型風力發(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，具體型號選擇IRF3205S;同時采用光電耦合器PC817A作為隔離和驅(qū)動元件。5.根據(jù)權利要求1所述的一種小型風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述工作指示電路采用一個單色LED指示系統(tǒng)電壓和一個雙色LED指示蓄電池狀態(tài)。
【文檔編號】F03D9/11GK205503360SQ201620260041
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】蔣慧, 平懷榮, 吳雙
【申請人】淮南聯(lián)合大學