[实用新型]小型风力发电机组充电电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种智能型高效率的小型风力发电机组充电电路。

背景技术

目前，风力发电机组叶轮所捕捉到的风能所转化的电能，是可再生能源的重要组成部分。而小型离网型风力发电机组所产生的电能，使用蓄电池组进行储能。虽然输出的电能依照明或其他使用的时间设定有一定的规律，但风力发电机组叶轮所捕捉到的风能的随机性，需随机地对蓄电池组进行充电。而蓄电池的寿命取决于蓄电池充放电的次数。同时当风力过大，如果不对电能输出作一限制，会损伤整个发电机组。

     有鉴于在上述现有产品所衍生的缺点，本案的创作遂竭其心智，以从事所属行业多年的经验，潜心研究并加以创新改良，终于成功研发完成本智能高效率的小型风力发电机组充电电路，实为一具功效增进的创作。

发明内容

为有效解决上述问题，本实用新型的目的在于，提供一种智能型高效率的离网型小型风力发电机组充电电路，作为控制器的一部分，运用在路灯照明系统上等。根据控制器的功能要求，当风力发电机组叶轮未捕捉到风能而没有电能输出时，系统自动关闭风力发电机组充电模块电源。当风力过大时，限制发电机组的能量输出，从而保护整个发电机组。

本实用新型的技术方案是：在控制器中增加此智能功能，当蓄电池实际容量低于90%时，采用高效率、跟踪风力发电机电压曲线充电模式。当蓄电池实际容量高于95%电量时，自动转小电流浮充。当负载工作时（如灯开着），而此时风力机组的叶轮捕捉到风能而有电能输出时，优先提供给负载，多余的电能再对蓄电池进行充电，这样避免了电能先充到蓄电池，再输出给负载，而带来更多的能量损耗，及降低蓄电池的寿命。具体地说，当三相交流发电机输出的电能经过整流后，加在+VCC端。MOS管Q1（PNP型），电感线圈L1，二极管D1，电容C2，电阻R2与电阻R3一起构成降压型斩波电路。当+VCC端的电压大于蓄电池的端电压时，+VCC端电压经电阻R1使MCU进行风机电压采样读取发电机电压。MCU将根据蓄电池电压输出PWM波形，该波形经电阻R2控制MOS管Q1，并参考电流采样。该电流采样由电阻R4取样供给MCU，实现对蓄电池的高效率充电。电压采样功能是用于电压自动识别，并对蓄电池充电超过容量95%时自动转小电流浮充，从而延长蓄电池的使用寿命。当电压过高时，MCU启动过压保护功能，即启动电磁刹车功能，将发电机的输出能量限制在一定的范围，将叶轮转子转速限制在较低转速，以保护风力发电机组因为风力过大而出现叶轮等失效问题。

附图说明

图1为  本实用新型的电路原理结构示意图；

图2为  本实用新型使用状态的电路原理结构示意图；

具体实施方式

请参见图1，图1是本实用新型的电路原理结构示意图。它是一种小型风力发电机组充电电路，从图可以看出，本电路包括MOS管Q1（PNP型），电感线圈L1，二极管D1，电容C2，电阻R2与电阻R3一起构成降压型斩波电路。电阻R1连接MCU风力发电机电压采样端口，另一端与+VCC相连。蓄电池正极端与MCU另一电压采样端口连接。电阻R4端与MCU电流采样端口连接。

本电路的工作原理为：当+VCC端的电压大于蓄电池的端电压时，+VCC端电压经电阻R1使MCU进行风力发电机电压采样读取发电机电压。MCU同时对蓄电池端电压采样，MCU将根据蓄电池电压输出PWM波形，将两者电压进行比较。同时该PWM波形经电阻R2控制MOS管Q1，并参考MCU通过电阻R4所获得的电流采样，实现对蓄电池的高效率充电。另外，电压采样用于电压自动识别。当蓄电池充电超过容量95%时自动转小电流浮充，从而延长蓄电池的使用寿命。当电压过高时，MCU启动过压保护功能，即启动电磁刹车功能，将发电机的输出能量限制在一定的范围，将叶轮转子转速限制在较低转速，以保护风力发电机组因为风力过大而出现叶轮等失效问题。

    请参见图2，本实用新型的使用状态的电路原理结构示意图。当三相交流发电机GA捕捉到风能旋转发电时，其输出电流流经电阻R3，光耦元件U1，电阻R4，使用MOS管Q2（PNP型）的G极得负电。而B+是蓄电池的正极，MOS管Q2的S脚与D脚导通，使充电模块上电，从而实现高效率给蓄电池充电。当三相交流风力发电机未捕捉到风能而无电流输出时，MOS管Q2（PNP型）的G极无法得到负电，所以MOS管Q2处于自动断开状态，从而实现风机充电模块静态零功耗。该电路改善了充电效率，从而改善了风力发电机的整体性能。