小型風力發電機組充電電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種智能型高效率的小型風力發電機組充電電路。當三相交流發電機輸出的電能經過整流后，加在+VCC端。場效應管MOS管Q1（PNP型），電感線圈L1，二極管D1，電容C2，電阻R2與電阻R3一起構成降壓型斬波電路。當+VCC端的電壓大于蓄電池的端電壓時，+VCC端電壓經電阻R1使微控制器MCU進行風力發電機電壓采樣讀取發電機電壓。MCU將根據蓄電池電壓輸出PWM波形，該波形經電阻R2控制MOS管Q１，并參考電流采樣。該電流采樣由電阻R4取樣供給MCU，實現對蓄電池的高效率充電。電壓采樣功能是用于電壓自動識別，對蓄電池充電超過容量95%時自動轉小電流浮充，從而延長蓄電池的使用壽命。當電壓過高時，MCU啟動過壓保護功能，啟動電磁剎車功能以保護風力發電機組。
【專利說明】小型風力發電機組充電電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種智能型高效率的小型風力發電機組充電電路。
【背景技術】
[0002]目前，風力發電機組葉輪所捕捉到的風能所轉化的電能，是可再生能源的重要組成部分。而小型離網型風力發電機組所產生的電能，使用蓄電池組進行儲能。雖然輸出的電能依照明或其他使用的時間設定有一定的規律，但風力發電機組葉輪所捕捉到的風能的隨機性，需隨機地對蓄電池組進行充電。而蓄電池的壽命取決于蓄電池充放電的次數。同時當風力過大，如果不對電能輸出作一限制，會損傷整個發電機組。
[0003]有鑒于在上述現有產品所衍生的缺點，本案的創作遂竭其心智，以從事所屬行業多年的經驗，潛心研究并加以創新改良，終于成功研發完成本智能高效率的小型風力發電機組充電電路，實為一具功效增進的創作。
【發明內容】
[0004]為有效解決上述問題，本實用新型的目的在于，提供一種智能型高效率的離網型小型風力發電機組充電電路，作為控制器的一部分，運用在路燈照明系統上等。根據控制器的功能要求，當風力發電機組葉輪未捕捉到風能而沒有電能輸出時，系統自動關閉風力發電機組充電模塊電源。當風力過大時，限制發電機組的能量輸出，從而保護整個發電機組。
[0005]本實用新型的技術方案是:在控制器中增加此智能功能，當蓄電池實際容量低于90%時，采用高效率、跟蹤風力發電機電壓曲線充電模式。當蓄電池實際容量高于95%電量時，自動轉小電流浮充。當負載工作時(如燈開著)，而此時風力機組的葉輪捕捉到風能而有電能輸出時，優先提供給負載，多余的電能再對蓄電池進行充電，這樣避免了電能先充到蓄電池，再輸出給負載，而帶來更多的能量損耗，及降低蓄電池的壽命。具體地說，當三相交流發電機輸出的電能經過整流后，加在+VCC端。M0S管Q1(PNP型)，電感線圈L1，二極管D1，電容C2，電阻R2與電阻R3 —起構成降壓型斬波電路。當+VCC端的電壓大于蓄電池的端電壓時，+VCC端電壓經電阻R1使MCU進行風機電壓采樣讀取發電機電壓。MCU將根據蓄電池電壓輸出PWM波形，該波形經電阻R2控制M0S管Q1，并參考電流采樣。該電流采樣由電阻R4取樣供給MCU，實現對蓄電池的高效率充電。電壓采樣功能是用于電壓自動識別，并對蓄電池充電超過容量95%時自動轉小電流浮充，從而延長蓄電池的使用壽命。當電壓過高時，MCU啟動過壓保護功能，即啟動電磁剎車功能，將發電機的輸出能量限制在一定的范圍，將葉輪轉子轉速限制在較低轉速，以保護風力發電機組因為風力過大而出現葉輪等失效問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1為本實用新型的電路原理結構示意圖；
[0007]圖2為本實用新型使用狀態的電路原理結構示意圖；
【具體實施方式】
[0008]請參見圖1，圖1是本實用新型的電路原理結構示意圖。它是一種小型風力發電機組充電電路，從圖可以看出，本電路包括M0S管Q1 (PNP型)，電感線圈L1，二極管D1，電容C2，電阻R2與電阻R3 —起構成降壓型斬波電路。電阻R1連接MCU風力發電機電壓采樣端口，另一端與+VCC相連。蓄電池正極端與MCU另一電壓采樣端口連接。電阻R4端與MCU電流采樣端口連接。
[0009]本電路的工作原理為:當+VCC端的電壓大于蓄電池的端電壓時，+VCC端電壓經電阻R1使MCU進行風力發電機電壓采樣讀取發電機電壓。MCU同時對蓄電池端電壓采樣，MCU將根據蓄電池電壓輸出PWM波形，將兩者電壓進行比較。同時該PWM波形經電阻R2控制M0S管Q1，并參考MCU通過電阻R4所獲得的電流采樣，實現對蓄電池的高效率充電。另夕卜，電壓采樣用于電壓自動識別。當蓄電池充電超過容量95%時自動轉小電流浮充，從而延長蓄電池的使用壽命。當電壓過高時，MCU啟動過壓保護功能，即啟動電磁剎車功能，將發電機的輸出能量限制在一定的范圍，將葉輪轉子轉速限制在較低轉速，以保護風力發電機組因為風力過大而出現葉輪等失效問題。
[0010]請參見圖2，本實用新型的使用狀態的電路原理結構示意圖。當三相交流發電機GA捕捉到風能旋轉發電時，其輸出電流流經電阻R3，光耦元件U1，電阻R4，使用M0S管Q2(PNP型)的G極得負電。而B+是蓄電池的正極，M0S管Q2的S腳與D腳導通，使充電模塊上電，從而實現高效率給蓄電池充電。當三相交流風力發電機未捕捉到風能而無電流輸出時，M0S管Q2 (PNP型)的G極無法得到負電，所以M0S管Q2處于自動斷開狀態，從而實現風機充電模塊靜態零功耗。該電路改善了充電效率，從而改善了風力發電機的整體性能。
【權利要求】
1.一種智能型高效率的小型風力發電機組充電電路，其特征在于，其包含:MOS管Ql(PNP型)，電感線圈LI，二極管D1，電容C2，電阻R2與電阻R3 ;電阻Rl連接MCU風力發電機電壓采樣端口，另一端與+VCC相連；蓄電池正極端與MCU另一電壓采樣端口連接；電阻R4端與MCU電流采樣端口連接。
2.如權利要求1所述的智能型高效率的小型風力發電機組充電電路，其特征在于:MOS管QUPNP型)，電感線圈LI，二極管Dl，電容C2，電阻R2與電阻R3 —起構成降壓型斬波電路。
3.如權利要求1所述的智能型高效率的小型風力發電機組充電電路，其特征在于:電阻Rl連接MCU風力發電機電壓采樣端口，另一端與+VCC相連。
4.如權利要求1所述的智能型高效率的小型風力發電機組充電電路，其特征在于:蓄電池正極端與MCU另一電壓采樣端口連接。
5.如權利要求1所述的智能型高效率的小型風力發電機組充電電路，其特征在于:電阻R4端與MCU電流采樣端口連接。
6.如權利要求1，4或5所述的智能型高效率的小型風力發電機組充電電路，其特征在于:電壓采樣用于電壓自動識別；當蓄電池充電超過容量95%時自動轉小電流浮充。
7.如權利要求1，4或5所述的智能型高效率的小型風力發電機組充電電路，其特征在于:當電壓過高時，MCU啟動過壓保護功能，即啟動電磁剎車功能。
【文檔編號】H02J7/24GK204145054SQ201420686901
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】王樂平, 胡健, 艾奇 申請人:湖南三人能源科技股份有限公司