專利名稱：離網型風力發電系統的電池保護和有風自啟電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及風力發電系統的電池保護和有風自啟電路，特別涉及ー種離網型風カ發電系統的電池保護和有風自啟電路，既可以解決離網型風能充電控制器的供電問題，又可以實現電池二次欠壓保護，以及在保護后前級有風的條件下喚醒系統，實現對蓄電池的低壓充電。
背景技術：
在能源與環境問題日益突出的今天，可再生能源的開發與利用顯得尤其重要。而風カ發電作為新能源領域里的重要部分，對其研究與開發具有深遠的意義。對于任何ー個供配電系統，系統本身的工作電源就如同系統的心臟，離網型風能充電控制器作為ー個供 電系統的同時自身也需要一個內置的輔助電源以提供芯片正常工作所需的能量。對于現有的離網型風カ供電系統，其輔助電源的供電主要有三種方式1、來自于前級的風カ發電；
2、來自于后級的蓄電池組；3、方式I與方式2相結合。以上的三種方式是現行輔助電源的主要供電方式，但是，這三種方式都有其自身的不足方式I :前級整流電路的輸入來自于前端風カ發電機的交流輸出，其輸出的頻率、幅值等受風カ影響大，隨機性強，因此輸出的整流電壓很不穩定，且輸入電壓范圍寬(0 540Vdc)，不易實現。方式2 :単獨采用蓄電池進行供電必須承擔一個風險，系統所配置的蓄電池容量是有限的，在長期無風狀態下前級沒有電能輸出，而后端蓄電池由于長時間帶載或自放電導致電池電壓過低，這是蓄電池電量將得不到及時的補充，輔助電源將因為電池電壓過低無法正常工作，過后即使前級有風可以發電，也會因為系統的輔助電源無法正常工作而不能對后級蓄電池組進行充電。方式3 :該方式具備了方式I、方式2的全部功能，但也存在它們所存在的缺點，在前級整流電壓不穩進入高壓切換過程時，如果蓄電池電壓過低或者接觸不好，整個系統會由于前級不斷的切換造成器件損壞而導致系統不能正常工作。
發明內容針對以上技術背景所提到的不足，本實用新型提供一種離網型風カ發電系統的電池保護和有風自啟電路，既可以解決離網型風能充電控制器的供電問題，又可以實現電池欠壓保護，以及在保護后前級有風的條件下喚醒系統，實現對蓄電池的低壓充電。該電路具有延長蓄電池使用壽命、増加系統可靠性、降低整機損耗、提高風能有效利用率等優點。本實用新型的特征在于一種離網型風カ發電系統的電池保護和有風自啟電路，包括電池二次欠壓保護電路、電源喚醒電路，其特征在于所述電池二次欠壓保護電路包括疊加電路、基準電源、比較電路，所述疊加電路輸入分別接風機輸出整流后直流母線正極與蓄電池正極，疊加電路輸出與基準電源作為比較電路輸入，比較電路輸出接電源喚醒電路輸入，電源喚醒電路輸出接后端電路，直流母線負極與蓄電池負極相連。在實施例中，所述的疊加電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一穩壓ニ極管，所述第一電阻一端接至風機輸出整流后直流母線正極，第一電阻另一端接第三電阻ー端與第一穩壓ニ極管陰極，第二電阻一端接蓄電池正極，第二電阻另一端接第一電阻另一端與第一穩壓ニ極管陰極，第三電阻另一端和第一穩壓ニ極管陽極接直流母線負扱。在實施例中，所述的比較電路包括第六電阻、第七電阻、第九電阻、第一電壓比較器，所述第六電阻一端接疊加電路輸出端，第六電阻另一端接第一電壓比較器負輸入端，第七電阻一端接基準電源，第七電阻另一端接第一電壓比較器正輸入端，第一電壓比較器輸出接第九電阻一端，第九電阻另一端接直流工作電源正極，直流工作電源負極與蓄電池負極相連。所述的電源喚醒電路包括第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第二穩壓ニ極管、第一三極管、第一控制芯片，所述第十電阻一端接比較電路中第一電壓比較器·輸出，第十電阻另一端接第一三極管基板，第十一電阻一端與第十二電阻一端相連，第十一電阻另一端接直流母線正極，第十二電阻另一端接第一三極管集電極與第一控制芯片的線電壓檢測引腳，第十三電阻一端接蓄電池正極，第十三電阻另一端接第二穩壓ニ極管陰扱，第二穩壓ニ極管陰極接第十一電阻與第十二電阻公共端，第二穩壓ニ極管陽極接至蓄電池負極，第一控制芯片的控制引腳接第一三極管發射極，第一控制芯片源極接蓄電池負極，第一控制芯片漏極作為電源喚醒電路輸出接后端電路。所述的疊加電路還包括一第一穩壓ニ極管，所述第一穩壓ニ極管的陰極接第三電阻的一端，所述第一穩壓ニ極管的陽極接直流母線負扱。與現有技術相比，本實用新型明顯的優勢體現在I、在離網型風カ發電系統設置的蓄電池的一級保護之后，離網型風カ發電系統將通過二次欠壓保護電路關閉輔助電源，使離網型風カ發電系統處于待機狀態，消耗功率極小，從而保護蓄電池，即使經過比較長的時間蓄電池依然能維持一定的電壓，這就允許整個系統可以在長期無風的狀態下處于待機狀態，一旦前級來風，系統依然有足夠的能量可以
自啟動。2、當離網型風カ發電系統在蓄電池處于二次保護后的待機狀態，一旦前級來風，系統通過喚醒電路增加控制芯片對應腳位的電流，使輔助電源重新啟動，且此時將前級直流母線電壓與蓄電池電壓通過疊加電路加在比較電路的反向輸入端，降低蓄電池的二次欠壓保護點，這時只要蓄電池電壓大于設定值，輔助電源便能工作，離網型風カ發電系統便可實現對蓄電池進行低壓充電。
圖I是本實用新型的電路原理框圖。圖2是本實用新型的具體實施例電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進ー步說明，以使相關人員可以更好理解本實用新型井能予以實施，但所舉實施例不作為本實用新型的限定。[0019]如附圖I和2所示，一種離網型風カ發電系統的電池保護和有風自啟電路，包括電池二次欠壓保護電路、電源喚醒電路6，所述電池二次欠壓保護電路包括疊加電路3、基準電源4、比較電路5，所述疊加電路3輸入分別接風機輸出整流后直流母線2正極BUS+與蓄電池I正極Vbat+，疊加電路3的輸出與基準電源4分別作為比較電路5的輸入，比較電路5輸出接電源喚醒電路6，電源喚醒電路6輸出接至后端電路，直流母線2正極BUS+與蓄電池I正極Vbat+相連，直流母線2負極BUS-與蓄電池I負極Vbat-相連。疊加電路3所述的疊加電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻，所述第一電阻ー端接至風機輸出整流后直流母線正極，第一電阻另一端接第三電阻一端，第二電阻一端接蓄電池正極，第二電阻另一端接第一電阻另一端與第三電阻一端，第三電阻另一端接直流母線負極，如附圖2所示，包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3，第一電容Cl，第一穩壓ニ極管Dl，第一電阻Rl —端接風機輸出整流后直流母線正極BUS+，第一電阻Rl另一端接第一穩壓ニ極管Dl陰極，第二電阻R2 —端接至蓄電池I正極Vbat+，第二電阻R2另一端 接第一穩壓管Dl陰極，第一電容Cl、第三電阻R3同時并聯在第一穩壓ニ極管Dl兩端，第一穩壓ニ極管Dl陽極接蓄電池I負極Vbat-。基準電源4包括第四電阻R4，第五電阻R5，第二電容C2，第三電容C3，第一三端可調基準電源芯片IC1，第四電阻R4 —端接+12V直流工作電源，第四電阻R4另一端接三端可調基準電源芯片ICl陰極，第一三端可調基準電源芯片ICl參考端與陰極短接，第五電阻R5 一端接三端可調基準電源芯片ICl陽極和蓄電池I負極Vbat-，第五電阻R5另一端接三端可調基準電源芯片ICl陰極，第二電容C2兩端并聯在三端可調基準電源芯片ICl參考端和陽極，第三電容C3正極接三端可調基準電源芯片ICl陰極，第三電容C3負極接三端可調基準電源芯片ICl陽極。比較電路5包括第六電阻R6，第七電阻R7，第九電阻R9，第一電壓比較器IC1A，所述第六電阻R6 —端接至疊加電路3第一穩壓ニ極管Dl陰極，第六電阻R6另一端接第一電壓比較器IClA負輸入端，第七電阻R7 —端接至基準電源三端可調基準電源芯片ICl參考端，第七電阻R7另一端接第一電壓比較器IClA正輸入端，第九電阻R9 —端接至第一比較器IClA輸出，第九電阻R9另一端接至+12V直流工作電源。電源喚醒電路6包括第十電阻R10，第i^一電阻R11，第十二電阻R12，第十三電阻R13，第二穩壓ニ極管D2，第一三極管Q1，第一控制芯片1C，所述第十電阻RlO—端接比較電路5中電壓比較器IClA輸出，另一端接第一三極管Ql基極，第^ 電阻Rll —端與第十二電阻R12 —端相連，第i^一電阻Rll另一端接直流母線正極BUS+，第十二電阻R12另一端接第一三極管Ql集電極與第一控制芯片IC線電壓檢測引腳L，第十三電阻R13 —端接至蓄電池I正極Vbat+，另一端接第二穩壓ニ極管D2陰極，第二穩壓管D2陰極接第十一電阻Rll與第十二電阻R12公共端，第二穩壓ニ極管D2陽極接蓄電池I負極Vbat-與直流母線負極BUS-，第一控制芯片IC控制引腳C接第一三極管Ql發射極，第一控制芯片IC源極S接蓄電池I與直流母線負極BUS-，第一控制芯片IC漏極D作為電源喚醒電路6輸出接后端電路。在實施例中，第一三端可調基準電源芯片可采用TL431芯片或TL432芯片。本實施例中一種離網型風カ發電系統的電池保護和有風自啟電路，工作原理如下[0026]正常運行時，蓄電池I的端電壓與直流母線電壓按一定比例疊加到第一電壓比較器IClA(本實施例中使用LM393芯片)的反向輸入端,第一電壓比較器IClA的正向輸入端的基準電源4比較(此處為TL432的2. 5V作為基準)，當蓄電池I的電壓或直流母線電壓高于一定值，電壓比較器輸出低電平，第一三極管Ql截止，第一控制芯片IC線電壓檢測引腳L的電流大于44uA (典型值50uA)，系統持續運行，蓄電池I處于充電狀態。無風時，蓄電池I持續放電，當蓄電池I電壓低于設定值時，離網型風カ發電系統進入第一級欠壓保護，切除外圍負載，離網型風カ發電系統內部芯片處于運行狀態，蓄電池I仍在持續放電。當蓄電池I放電至二次欠壓保護點時，第一電壓比較器IClA的反向輸入端的電壓值低于正向輸入端的基準電壓，第一電壓比較器IClA輸出高電平,三極管Ql導通，電源控制芯片線電壓檢測引腳L的電流被Ql分流一部分，與此同時，直流母線正極BUS+的電壓值為0，蓄電池I的正極Vbat+電壓降低，流過第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13進入線第一控制芯片IC的電壓檢測引腳L的電流遠小于44uA (典型值50uA)，第 ー控制芯片IC控制芯片休眠待機，前端+12V直流工作電源消失，比較電路5復位。當來風時前級直流母線電壓BUS+經過第i^一電阻R11、第十二電阻R12引入第一控制芯片IC線電壓檢測引腳L的電流大于44uA (典型值50uA)，且此時將前級直流母線電壓經過分壓電阻為第一電阻R1、第三電阻R3后疊加在第一電壓比較器IClA的反向輸入端，降低蓄電池I的二次欠壓保護點，這時只要蓄電池I的端電壓大于22V，第一比較器IClA的反向輸入端的電壓值大于正向輸入端，第一比較器IClA的輸出端輸出低電平,此時第一三極管Ql截止，第一控制芯片IC重新啟動，離網型風カ發電系統的輔助電源開始工作，該系統便可實現對蓄電池I進行低壓充電，此時離網型風カ發電系統就具備了有風自啟動的功倉^:。以上事實例僅用來進ー步說明本實用新型一種離網型風カ發電系統的電池保護和有風自啟電路，但本實用新型不局限于實施例，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求1.一種離網型風カ發電系統的電池保護和有風自啟電路，包括電池二次欠壓保護電路、電源喚醒電路，其特征在于所述電池二次欠壓保護電路包括疊加電路、基準電源、比較電路，所述疊加電路輸入分別接風機輸出整流后直流母線正極與蓄電池正極，疊加電路輸出與基準電源作為比較電路輸入，比較電路輸出接電源喚醒電路輸入，電源喚醒電路輸出接后端電路，直流母線負極與蓄電池負極相連。
2.根據權利要求I所述的ー種離網型風カ發電系統的電池保護和有風自啟電路，其特征在于所述的疊加電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻，所述第一電阻一端接至風機輸出整流后直流母線正極，第一電阻另一端接第三電阻一端，第二電阻一端接蓄電池正扱，第二電阻另一端接第一電阻另一端與第三電阻一端，第三電阻另一端接直流母線負扱。
3.根據權利要求I所述的ー種離網型風カ發電系統的電池保護和有風自啟電路，其特征在于所述的比較電路包括第六電阻、第七電阻、第九電阻、第一電壓比較器，所述第六電阻一端接疊加電路輸出端，第六電阻另一端接第一電壓比較器負輸入端，第七電阻一端接基準電源，第七電阻另一端接第一電壓比較器正輸入端，第一電壓比較器輸出接第九電阻一端，第九電阻另一端接直流工作電源正極，直流工作電源負極與蓄電池負極相連。
4.根據權利要求書I所述的ー種離網型風カ發電系統的電池保護和有風自啟電路，其特征在干所述的電源喚醒電路包括第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第二穩壓ニ極管、第一三極管、第一控制芯片，所述第十電阻一端接比較電路中第一電壓比較器輸出，第十電阻另一端接第一三極管基板，第十一電阻一端與第十二電阻一端相連，第十一電阻另一端接直流母線正極，第十二電阻另一端接第一三極管集電極與第一控制芯片的線電壓檢測引腳，第十三電阻一端接蓄電池正極，第十三電阻另一端接第二穩壓ニ極管陰扱，第二穩壓ニ極管陰極接第十一電阻與第十二電阻公共端，第二穩壓ニ極管陽極接至蓄電池負極，第一控制芯片的控制引腳接第一三極管發射極，第一控制芯片源極接蓄電池負極，第一控制芯片漏極作為電源喚醒電路輸出接后端電路。
5.根據權利要求2所述的ー種離網型風カ發電系統的電池保護和有風自啟電路，其特征在于所述的疊加電路還包括一第一穩壓ニ極管，所述第一穩壓ニ極管的陰極接第三電阻的一端，所述第一穩壓ニ極管的陽極接直流母線負扱。
專利摘要本實用新型涉及一種離網型風力發電系統的電池保護和有風自啟電路，包括電池二次欠壓保護電路、電源喚醒電路，所述電池二次欠壓保護電路包括疊加電路、基準電源、比較電路。該自啟電路既可以解決離網型風能充電控制器的供電問題，又實現了無風時蓄電池的二次欠壓保護，降低整機損耗，同時在有風時能實現整機自啟動，該電路具有延長蓄電池使用壽命、增加系統可靠性、降低整機損耗、提高風能有效利用率等優點。
文檔編號H02H7/18GK202663093SQ20122028830
公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月19日 優先權日2012年6月19日
發明者葉書雄, 曾奕彰, 陳成輝, 蔡清森 申請人:漳州耐歐立斯科技有限責任公司