一种小型风力发电机电压控制电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种小型风力发电机电压控制电路，属于风力发电的电压控制电路领域。它包括交流转直流回路、控制回路、驱动回路、上位机接收器回路和下位机通信回路；所述的交流转直流回路为主干回路；控制回路、驱动回路、下位机通信回路与主干回路相并联组成控制、监视和通信回路；上位机接收器回路通过无线通信与下位机通信回路实现通信。本实用新型专利技术结构简单、设计合理、电路集成化、成本低廉体积小、便于批量生产，有效地解决了独立式小型风力发电机的电压控制问题，适用于风力发电机的电压控制。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于风力发电的电压控制电路领域，更具体地说，涉及一种小型风力发电机电压控制电路。
技术介绍
风力发电受环境的影响很大，大风、小风、甚至无风，都会使发电机输出特性发生很大的变化，其产生的电能很难满足负载恒定电压的要求。为解决在无风时提供可靠电能、在大风时保证发电系统的安全并提供平稳电能，必须对风机输出功率加以控制，这样，既能提高风能利用系数，又能提高风机发电量。应用新型高效率的电能变换回路拓扑结构、最大功率点跟踪(MPPT)控制策略和先进的控制理论是提高风力发电系统的能量转换效率的3种重要方法。对于小型风力发电系统，功率控制主要包括功率平衡控制和保护风机控制。风速的随机性变化和负载变化导致风力发电机输出电压和负载电流的变化，功率控制主电 路的设计是在较大风速变化范围内实现功率控制的关键。以Buck电路作为功率控制主电路的小型风力发电系统结构，电路简单，可靠性高，适于实现以蓄电池和电阻为负载的功率平衡控制。这样才能可靠地将发出的电用于生产生活。然而现有技术中并没有一种专门对独立式小型风力发电系统的电压进行控制的电路。
技术实现思路
要解决的技术问题针对现有技术中风力发电受环境很大的影响以及尚无对独立式小型风力发电系统的电压进行控制的装置的问题，本技术提供了一种小型风力发电机电压控制电路。技术方案本技术的原理本系统首先将交流电通过不可控整流桥转换为直流电，再通过DC/DC变换电路将高电压直流电转换为低电压直流电，用于为负载供电和蓄电池充电。系统通过采样电路，分别采集DC/DC变换电路输入端和输出端的电压，再通过模拟量输入回路将模拟量转换为数字量送入单片机中。单片机通过计算比较两个采集量的差值与整定值相比较，改变输出脉冲的占空比调节DC/DC变换电路的转换频率，从而达到保持输出端电压稳定的目的。本系统还设置了工作电源监视回路、备用电源回路。在工作电源下降到最低允许电压时，工作电源监视回路自动将备用电源回路切换到电路中，在一定时间内保证系统正常运行。本系统下位机为双CPU结构，第一单片机如上所述实现采样控制功能，第二单片机实现与上位机通信、温度采集、显示功能。第一单片机和第二单片机之间实现双机通信。上位机通过串行口于计算机之间实现通信，通过无线模块与下位机实现通信。上位机软件实现数据显示、波形显示功能实现远程监测功能。本技术的技术方案如下一种小型风力发电机电压控制电路，它包括交流转直流回路、控制回路、驱动回路、上位机接收器回路和下位机通信回路；所述的交流转直流回路为主干回路；控制回路、驱动回路、下位机通信回路与主干回路相并联组成控制、监视和通信回路；上位机接收器回路通过无线通信与下位机通信回路实现通信；交流电通过交流转直流回路把220V交流电转换成各个电压等级的直流电，然后通过所述的交流转直流回路将各直流电压提供给各个所述的回路；所述的交流转直流回路包括整流滤波器、开关电源、变压器、DC/DC、充电电池和电压转换芯片电路；所述整流滤波器与DC/DC串联为负载供电；所述开关电源、变压器和整流滤波器并联，实现将交流电压转换成所需的直流电压；所述的变压器与采样、模拟量输入连接；所述的电压转换芯片输入端一端与DC/DC连接，另一端与充电电池连接，充电电池与开关电源连接。本回路的作用是将高电压的交流电转化为高电压的直流电，再转化为各电压等级的直流电供相应的回路使 用。所述控制回路包括采样、模拟量输入，第一单片机，第二单片机及其外部扩展芯片组成的控制电路；所述的采样、模拟量输入从DC/DC两端采集信号输入，所述的外部扩展芯片包括串口扩展芯片、地址锁存芯片、选通芯片和RAM ;所述的第一单片机分别同开关电源，采样、模拟量输入，串口扩展芯片，地址锁存芯片，选通芯片，RAM以及第二单片机连接；所述的串口扩展芯片分别同RAM、驱动芯片、选通芯片连接；所述的选通芯片与RAM连接；所述的地址锁存芯片同RAM连接；所述的第二单片机分别与开关电源、通信模块和液晶显示器连接。本回路实现的功能是信号的采样、数模的转化、驱动信号的控制以及保持输出电压的稳定。所述驱动回路包括驱动芯片，所述的驱动芯片与DC/DC中的开关元件相连接。本回路的作用是输出驱动信号控制DC/DC开关频率。所述下位机通信回路包括液晶显示器、通信模块；所述的通信模块为蓝牙通信模块。实现的功能是显示时间、采用数据；通过蓝牙通信模块实现无线通信功能。所述上位机接收器回路包括上位机接收模块、第三单片机和计算机；所述的上位机接收模块、第三单片机和计算机依次串联，所述的上位机接收模块通过无线网络与所述的下位机通信回路实现信号传输。本回路实现的功能是通过蓝牙与下位机进行通信并和计算机进行串口通信。有益效果相比于现有技术，本技术的优点在于(I)本技术的电路可以根据输入电压和输出的大小调节输出控制信号的占空t匕，从而控制发电机的输出电压，使得其输出电压保持在允许的范围内，为蓄电池的充电或外接负载提供稳定的输出电压；(2)本技术可根据风力发电机的运行情况，对蓄电池进行充、放电控制；本技术的电路具有短路保护、过流保护功能；(3)本技术电路中的下位机具有显示功能，能显示整个设备的正常工作情况、异常工作情况和故障情况；(4)本技术结构简单、设计合理、电路集成化、成本低廉体积小、便于批量生产，有效地解决了独立式小型风力发电机的电压控制问题，适用于风力发电机的电压控制。附图说明图I是本技术的结构示意框图。图中1.交流转直流回路；2.控制回路；3.驱动回路；4.下位机通信回路；5.上位机接收器回路。具体实施方案以下结合附图进一步介绍本技术。结合图1，一种小型风力发电机电压控制电路，它包括交流转直流回路I、控制回路2、驱动回路3、上位机接收器回路5和下位机通信回路4 ;所述的交流转直流回路I为主干回路；控制回路2、驱动回路3、下位机通信回路4与主干回路相并联组成控制、监视和通信回路；上位机接收器回路5通过无线通信与下位机通信回路4实现通信；交流电通过交流转直流I回路把220V交流电转换成各个电压等级的直流电，然后通过所述的交流转直流 回路I将各直流电压提供给各个所述的回路；所述的交流转直流回路I包括整流滤波器、开关电源、变压器、DC/DC、充电电池和电压转换芯片电路；所述整流滤波器与DC/DC串联为负载供电；所述开关电源、变压器和整流滤波器并联，实现将交流电压转换成所需的直流电压；所述的变压器与采样、模拟量输入连接；所述的电压转换芯片输入端一端与DC/DC连接，另一端与充电电池连接，充电电池与开关电源连接。所述控制回路2包括采样、模拟量输入，第一单片机，第二单片机及其外部扩展芯片组成的控制电路；所述的采样、模拟量输入从DC/DC两端采集信号输入，所述的外部扩展芯片包括串口扩展芯片、地址锁存芯片、选通芯片和R AM ;所述的第一单片机分别同开关电源，采样、模拟量输入，串口扩展芯片，地址锁存芯片，选通芯片，RAM以及第二单片机连接；所述的串口扩展芯片分别同R A M、驱动芯片、选通芯片连接；所述的选通芯片与RAM连接；所述的地址锁存芯片同RAM连接；所述的第二单片机分别与开关电源、通信模块和液晶显示器连接；所述驱动回路3包括驱动芯片，所述的驱动芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型风力发电机电压控制电路，其特征在于，它包括交流转直流回路(I)、控制回路(2)、驱动回路(3)、上位机接收器回路(5)和下位机通信回路(4);所述的交流转直流回路(I)为主干回路；控制回路(2)、驱动回路(3)、下位机通信回路(4)与主干回路相并联组成控制、监视和通信回路；上位机接收器回路(5)通过无线通信与下位机通信回路(4)实现通信； 交流电通过交流转直流回路(I)把220V交流电转换成各个电压等级的直流电，然后通过所述的交流转直流回路(I)将各直流电压提供给各个所述的回路；所述的交流转直流回路(I)包括整流滤波器、开关电源、变压器、DC/DC、充电电池和电压转换芯片电路；所述整流滤波器与DC/DC串联为负载供电；所述开关电源、变压器和整流滤波器并联，实现将交流电压转换成所需的直流电压；所述的变压器与采样、模拟量输入连接；所述的电压转换芯片输入端一端与DC/DC连接，另一端与充电电池连接，充电电池与开关电源连接； 所述控制回路(2)包括采样、模拟量输入，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈诚，郭洲，任翔，夏鹏，丁晨晖，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：实用新型
国别省市：