一种小型风力发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种小型风力发电系统，包括发电装置，由风轮、尾翼和直流发电机构成，连接斩波电路、电压检测电路及灭磁模块，用于产生直流电能；斩波电路，连接发电机、蓄电池和主控模块，用于调节输出电压；蓄电池，连接斩波电路，用作电能储存；主控模块，连接斩波电路、电压检测电路、灭磁模块、工作指示电路，用于处理检测信息并发出控制信号；电压检测电路，连接斩波电路，用于检测系统电压信息；灭磁模块，连接主控模块和发电机，用于快速消除发电机励磁；工作指示电路，连接主控模块，用于显示系统的工作状态。本实用新型专利技术根据直流发电机的输出电压和蓄电池的状态进行自动控制充电，同时具有灭磁功能，起到保护发电装置的作用。

【技术实现步骤摘要】

：本技术涉及一种发电系统，尤其是涉及一种风力发电自动控制系统。
技术介绍
：风力发电作为清洁型发电方式之一，受到了广泛重视，特别是小型风力发电装置，广泛应用在山区、草原、沙漠和户外生活等。目前小型风力发电装置存在着一定的不足：(1)不稳定的风速造成输出电压波动，即蓄电池的充电电压波动，会严重影响蓄电池的寿命；(2)当风速过大时为抑制发电机输出电压，一般需要采用人工控制风轮朝向以偏离风向或者使用手动刹车机构降低发电机的转速。
技术实现思路
：为解决上述风力发电装置存在的不足，本技术的目的在于提供一种小型风力发电系统。可以根据发电机的输出电压和蓄电池的状态自动调节充电电压，同时能在风速过大使限定发电机输出电压。为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：一种小型风力发电系统，包括风轮、发电机、尾翼、斩波电路、蓄电池、主控模块、电压检测电路、灭磁模块、工作指示电路。所述风轮，同轴连接直流发电机，用于将风能转换为机械能提供给发电机；所述发电机，与风轮和尾翼同轴连接，分别与充电电路、电压检测电路及灭磁模块电气连接，用于产生电能；所述尾翼，同轴连接发电机，用于调整风轮朝向以正对风向；所述斩波电路，连接直流发电机、蓄电池和主控模块，用于调节输出电压；所述蓄电池，连接斩波电路，用作直流电能储存设备；所述主控模块，连接斩波电路、电压检测电路、灭磁模块、工作指示电路，用于处理检测信息并通过PWM调制技术对斩波电路的输出电压进行控制；所述电压检测电路，连接斩波电路的输入端与输出端，用于检测发电机输出电压和蓄电池输入电压；所述灭磁模块，连接主控模块和直流发电机，用于故障或者风力过大是迅速消除发电机励磁；所述工作指示电路，连接主控模块，用于显示发电装置和蓄电池的工作状态。作为本技术更进一步的改进，所述发电机采用直流并励发电机，电枢绕组与励磁绕组的电气连接采用外接的方式，同时接入灭磁控制电路；作为本技术更进一步的改进，所述斩波电路的功率器件采用电力MOSFET管，具体型号选择IRF3205S；同时采用光电耦合器PC817A作为隔离和驱动元件；为本技术更进一步的改进，所述主控模块的微处理器采用单片机ATmega48芯片，具有6路10位精度的逐次逼近型ADC，内置采样和保持电路，内部基准参考电压为1.1V；为本技术更进一步的改进，所述电压检测电路采用电阻分压的方式对直流电压进行采集，并采用RC并联的方式对被测信号进行调理。为本技术更进一步的改进，所述工作指示电路采用一个单色LED指示系统电压和一个双色LED指示蓄电池状态。其中单色LED绿色常亮表示系统电压正常、快闪表示系统超压；三色LED绿色常亮表示蓄电池电压在正常范围，绿色慢闪表示蓄电池已充满，橙黄色(双色皆亮)表示蓄电池欠压，红色表示蓄电池电压降至过放状态了。本技术采用上述技术方案，具有以下优点和积极效果：(1)本技术的一种小型风力发电系统，采用PWM控制技术控制斩波电路的输出电压，通过检测发电机的输出电压和蓄电池的状态调制PWM控制脉冲以控制斩波电路的输出电压，实现自动调节充电电压；(2)本技术的一种小型风力发电系统，采用发电机灭磁电路，在检测到发电机输出电压超过限定值时快速减弱发电机的励磁磁场，以降低发电机的输出电压。附图说明：图1为本技术的一种小型风力发电系统总体结构图；图2为本技术的斩波控制电路图；图3为本技术的灭磁电路示意图。具体实施方式：为使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本技术。根据本技术一个实施例，如图1所示，提供一种小型风力发电系统，包括：所述风轮，同轴连接直流发电机，用于将风能转换为机械能提供给发电机；所述发电机，与风轮和尾翼同轴连接，分别与充电电路、电压检测电路及灭磁模块电气连接，用于产生电能；所述尾翼，同轴连接发电机，用于调整风轮朝向以正对风向；所述斩波电路，连接直流发电机、蓄电池和主控模块，用于调节输出电压；所述蓄电池，连接斩波电路，用作直流电能储存设备；所述主控模块，连接斩波电路、电压检测电路、灭磁模块、工作指示电路，用于处理检测信息并通过PWM调制技术对斩波电路的输出电压进行控制；所述电压检测电路，连接斩波电路的输入端与输出端，用于检测发电机输出电压和蓄电池输入电压；所述灭磁模块，连接主控模块和直流发电机，用于故障或者风力过大是迅速消除发电机励磁；所述工作指示电路，连接主控模块，用于显示发电装置和蓄电池的工作状态。为了更详细的说明本技术实施例具体实施方式，分别对斩波控制电路和灭磁电路进行详细描述：图2为本技术的斩波控制电路，当检测到发电机输出电压高于蓄电池电压时，单片机根据检测的实施参数调制不同占空比的PWM波形并通过I/O口PB1输出，通过光耦PC817A驱动电力MOSFET管IRF3205S的通断，从而调节斩波电路的输出电压平均值。当发电机输出电压低于蓄电池电压，控制IRF3205S一直保持关断，防止蓄电池给发电机供电促使发电机工作在电动状态。值得说明的是设置PB1为低电平输出有效，即当PWM脉冲为低电平时，光耦PC817A导通，PowerMOSFET的栅极得到高电平(R6与R7的串联分压)而导通，否则为低电平而截至。二极管D4防止蓄电池电压高于发电机输出电压时发生功率反向。电感L2和电容C4分别进行电流和电压滤波，提高直流电能质量。图3为本技术的灭磁电路，当正常工作时，单片机PB2口和PB3口都一直输出高电平，则光耦J2和J3均截至，则继电器KM1和KM2的线圈均不得电而处于常态，于是KM1常闭触头处于闭合状态而KM2的常开触头处于断开状态，发电机处于正常励磁，此种控制方式使得发电机正常工作时继电器处于常态以降低能耗。当需要灭磁时，采用单片机PB3口先输出高电平而PB3口后输出高电平分别通过光耦控制继电器KM2和KM1的线圈先后得电，即先在励磁回路并入消磁电阻后切断励磁电源。采用这种方式是因为如果直接切断励磁回路，则根据电磁感应原理可知磁通变化过大会产生过电压，则采用并联电阻的方法消耗励磁电流，使磁通的衰减具有一个过程，衰减的时间常数取决于并联电阻的阻值。以上示意性的对本技术及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本技术的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本技术创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型风力发电系统，其特征在于，包括风轮，同轴连接直流发电机，用于将风能转换为机械能提供给发电机；发电机，与风轮和尾翼同轴连接，分别与充电电路、电压检测电路及灭磁模块电气连接，用于产生电能；尾翼，同轴连接发电机，用于调整风轮朝向以正对风向；斩波电路，连接直流发电机、蓄电池和主控模块，用于调节输出电压；蓄电池，连接斩波电路，用作直流电能储存设备；主控模块，连接斩波电路、电压检测电路、灭磁模块、工作指示电路，用于处理检测信息并通过PWM调制技术对斩波电路的输出电压进行控制；电压检测电路，连接斩波电路的输入端与输出端，用于检测发电机输出电压和蓄电池输入电压；灭磁模块，连接主控模块和直流发电机，用于故障或者风力过大是迅速消除发电机励磁；工作指示电路，连接主控模块，用于显示装置的工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种小型风力发电系统，其特征在于，包括风轮，同轴连接直流发电机，用于将风能转换为机械能提供给发电机；发电机，与风轮和尾翼同轴连接，分别与充电电路、电压检测电路及灭磁模块电气连接，用于产生电能；尾翼，同轴连接发电机，用于调整风轮朝向以正对风向；斩波电路，连接直流发电机、蓄电池和主控模块，用于调节输出电压；蓄电池，连接斩波电路，用作直流电能储存设备；主控模块，连接斩波电路、电压检测电路、灭磁模块、工作指示电路，用于处理检测信息并通过PWM调制技术对斩波电路的输出电压进行控制；电压检测电路，连接斩波电路的输入端与输出端，用于检测发电机输出电压和蓄电池输入电压；灭磁模块，连接主控模块和直流发电机，用于故障或者风力过大是迅速消...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋慧，平怀荣，吴双，
申请(专利权)人：淮南联合大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34