專利名稱：一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速充電控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其是涉及一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速充電控制器。
背景技術(shù)：
大部分風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電能都是直接向蓄電池充電并由蓄電池儲(chǔ)能，當(dāng)發(fā)電機(jī) 的轉(zhuǎn)速未達(dá)到額定的轉(zhuǎn)速時(shí)所輸出的電壓低于蓄電池的電壓，此時(shí)發(fā)電機(jī)不能向蓄電池 充電，只有發(fā)電機(jī)的電壓高于蓄電池的電壓時(shí)才能向蓄電池充電，風(fēng)力發(fā)電機(jī)在實(shí)際使 用時(shí)并不是每時(shí)每刻都能使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，無風(fēng)或低風(fēng)力的天氣使風(fēng)力發(fā) 電機(jī)不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速不夠，使發(fā)電機(jī)的輸出電壓低于蓄電池的電壓，而不能向蓄電池充電， 為此風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率不高。
如果降低發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)電。但是低轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)的體積 大、造價(jià)過高，而且低風(fēng)力時(shí)驅(qū)動(dòng)扭力過低很難驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到額定的轉(zhuǎn)速，為此 低轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)并不能有效提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。
從提高發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率的角度考慮去改善風(fēng)力發(fā)電機(jī)，按目前現(xiàn)有的技術(shù)和材料 要提高發(fā)電機(jī)的效率幾個(gè)百分比也是不容易的，如通過對(duì)葉片的結(jié)構(gòu)改造，使用高強(qiáng)度 輕質(zhì)量的新型材料等制造葉片并增大葉片的尺寸以增大低風(fēng)速時(shí)的扭力，可以提高風(fēng)力 發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率，但很難將發(fā)電效率大幅度提高。中國(guó)專利號(hào)為ZL200620054077.8 的實(shí)用新型專利公開了一種名稱為"風(fēng)力發(fā)電機(jī)的升壓裝置"，其包括DC/DC升壓電路、 電壓比較器和穩(wěn)壓電源；DC/DC升壓電路串聯(lián)在風(fēng)力永磁發(fā)電機(jī)的輸出端與蓄電池之間， 電壓比較器串聯(lián)在風(fēng)力永磁發(fā)電機(jī)的輸出端與DC/DC升壓電路的控制端之間，穩(wěn)壓電源 并聯(lián)在蓄電池的兩端，穩(wěn)壓電壓提供DC/DC升壓電路和電壓比較器的工作電壓。其效果 為當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出低于蓄電池的電壓，經(jīng)電壓比較器判斷輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)DC/DC升壓電 路將發(fā)電機(jī)輸出的電壓升壓，并向蓄電池充電，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出高于蓄電池的電壓，經(jīng)電 壓比較器判斷輸出控制信號(hào)關(guān)閉DC/DC升壓電路，又風(fēng)力永磁發(fā)電機(jī)直接向蓄電池充電。從而有效地提高了永磁發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。但也存在著缺點(diǎn)穩(wěn)壓電源由蓄電池供電， 當(dāng)發(fā)電機(jī)不工作時(shí)，穩(wěn)壓電源及后續(xù)電路繼續(xù)損耗蓄電池的電量，降低了發(fā)電效率。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速充電控制器， 當(dāng)發(fā)電機(jī)不工作時(shí)，穩(wěn)壓電源及后續(xù)電路不會(huì)損耗損耗蓄電池的電量。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速 充電控制器，包括有整流濾波電路、轉(zhuǎn)速測(cè)試電路、開關(guān)電路和受控升壓穩(wěn)壓電路，交 流電通過整流濾波電路與所述的轉(zhuǎn)速測(cè)試電路連接，所述的轉(zhuǎn)速測(cè)試電路的輸出端與所 述的開關(guān)電路的輸入端連接，所述的開關(guān)電路的輸出端與所述的受控升壓穩(wěn)壓電路的輸 入端連接，所述的受控升壓穩(wěn)壓電路輸出至發(fā)電機(jī)控制器，穩(wěn)壓電路為轉(zhuǎn)速測(cè)試電路提 供穩(wěn)定的工作電源，穩(wěn)壓電路的輸入端與所述的整流濾波電路的輸出端連接。
穩(wěn)壓電路包括第一三極管，所述的第一三極管的集電極與整流濾波電路的正極輸出 端連接，所述的第一三極管的集電極分別通過第一電阻和第二電容接地，所述的第一三 極管的基極通過第一二極管接地，所述的第一二極管的負(fù)極與第一三極管的基極連接， 所述的第一二極管的正極接地。所述的第一三極管的發(fā)射極通過第三電容接地，所述的 第一三極管的發(fā)射極與所述的電壓比較器的第八引腳連接。
受控升壓穩(wěn)壓器包括型號(hào)為L(zhǎng)M2577T-ADJ的集成穩(wěn)壓芯片、電感和第五二極管， 所述的電感和第五二極管串接在整流后的電源正極上，所述的場(chǎng)效應(yīng)管的源極與集成穩(wěn) 壓芯片的第五引腳連接，所述的集成穩(wěn)壓芯片的第一引腳分別通過第六電容和第二十電 阻連接，所述的集成穩(wěn)壓芯片的第三引腳接地，所述的整流后的電源正極通過第四電容 接地，所述的第四電容的正極與所述的電感一端連接，所述的集成穩(wěn)壓芯片的第四引腳 與電感的另一端連接，所述的集成穩(wěn)壓芯片的第二引腳通過第二十一電阻與第五二極管 的負(fù)極連接，所述的集成穩(wěn)壓芯片的第二引腳通過第二十二電阻接地。
轉(zhuǎn)速測(cè)試電路包括電壓比較器，經(jīng)電阻網(wǎng)絡(luò)設(shè)置二種比較電壓，第二電阻和第三電 阻為第一個(gè)比較分壓點(diǎn)，輸入至電壓比較器的第二引腳，第四電阻和第五電阻為第二個(gè) 比較分壓點(diǎn)，輸入至電壓比較器的第五引腳，第八電阻和第九電阻分別輸入至電壓比較 器的第六引腳和第三引腳，電壓比較器提供基準(zhǔn)電壓，電壓比較器的第一引腳與第三引 腳之間設(shè)置有第十一電阻，電壓比較器的第五引腳與第七引腳設(shè)置有第十電阻。
開關(guān)電路包括第二三極管和場(chǎng)效應(yīng)管，所述的電壓比較器的第一引腳通過第二三極 管與三極管的基極連接，所述的第二二極管的負(fù)極與電壓比較器的第一引腳連接，所述 的第二二極管的正極與第二三極管的基極連接，所述的電壓比較器的第七引腳通過第十 二電阻與第二三極管的基極連接，所述的第二三極管的基極通過第十三電阻接地，所述
5的第二三極管的發(fā)射極通過第四二極管接地，所述的第二三極管的集電極通過第十五電 阻與場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，所述的場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與整流后的電源正極連接，所述的場(chǎng) 效應(yīng)管的漏極與所述的場(chǎng)效應(yīng)管的柵極之間并聯(lián)設(shè)置有第三二極管和第十四電阻。
受控升壓穩(wěn)壓器的正輸出端上設(shè)置有第六二極管，所述的受控升壓穩(wěn)壓器的正輸出 端通過第七電容接地。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于穩(wěn)壓電路的輸入端與所述的整流濾波電 路的輸出端連接，避免了穩(wěn)壓電路直接從蓄電池中取電，當(dāng)風(fēng)機(jī)不工作時(shí)，整流濾波電 路的輸出端電壓為零，穩(wěn)壓電路及系統(tǒng)電路停止工作，實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)工作時(shí)的電流零損耗。
三相整流濾波電路其優(yōu)點(diǎn)成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。工作原理利用二極的單向?qū)?特性。
穩(wěn)壓電路其優(yōu)點(diǎn)體積小，便于裝配，且成本低廉，有利于批量生產(chǎn)。工作原理 利用穩(wěn)壓管特性得到電源電壓。
轉(zhuǎn)速測(cè)試電路電路器件成本低廉，而且便于更改參數(shù)以達(dá)到所需要工作點(diǎn)。工作
原理
1、 關(guān)于下限轉(zhuǎn)速下限轉(zhuǎn)速由電壓比較器U1A的采樣分壓器R2、R3比值確 定，當(dāng)轉(zhuǎn)換下降低速采樣點(diǎn)電壓低于比較基準(zhǔn)時(shí)，U1A輸出高電位，關(guān)閉 升壓器。
2、 關(guān)于上限轉(zhuǎn)速上限轉(zhuǎn)速由電壓比較器U1B的采樣分壓器R4， R5比較確 定當(dāng)轉(zhuǎn)速上升采樣點(diǎn)電壓高于比較基準(zhǔn)時(shí)，U1B輸出高電位，關(guān)閉升壓器。
3、 升壓值升壓值由升壓集成電路LM2577-ADJ輸入釆樣分壓器R8、 R9的 比值確定，升壓值略低于蓄電池浮充電壓。
開關(guān)電路其優(yōu)點(diǎn)電路與元件簡(jiǎn)單，成本低廉體積小，利于批量生產(chǎn)。工作原理
利用三極管的關(guān)斷與導(dǎo)通提供LM2577T-ADJ的工作電源。
受控升壓穩(wěn)壓器優(yōu)點(diǎn)電路集成化，體積小，成本低廉，利于批量生產(chǎn)。工作原 理輸入工作電壓直接升壓到所需要電壓。


圖1為本實(shí)用新型的電路框圖； 圖2為本實(shí)用新型的電路原理具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速充電控制器，包括有整流濾波電路1、轉(zhuǎn)速測(cè)試電路3、 開關(guān)電路4和受控升壓穩(wěn)壓電路5，交流電通過整流濾波電路1與轉(zhuǎn)速測(cè)試電路3連接， 轉(zhuǎn)速測(cè)試電路3的輸出端與開關(guān)電路4的輸入端連接，開關(guān)電路4的輸出端與受控升壓 穩(wěn)壓電路5的輸入端連接，受控升壓穩(wěn)壓電路5輸出至發(fā)電機(jī)控制器，穩(wěn)壓電路2為轉(zhuǎn) 速測(cè)試電路5提供穩(wěn)定的工作電源，穩(wěn)壓電路2的輸入端與整流濾波電路1的輸出端連 接。
穩(wěn)壓電路2包括第一三極管Q1，第一三極管Q1的集電極與整流后的電源正極連 接，第一三極管Ql的集電極分別通過第一電阻Rl和第二電容C2接地，第一三極管 Ql的基極通過第一二極管Dl接地，第一二極管Dl的負(fù)極與第一三極管Ql的基極連 接，第一二極管D1的正極接地。第一三極管Q1的發(fā)射極通過第三電容C3接地，第一 三極管Q1的發(fā)射極與電壓比較器U1的第八引腳連接。
受控升壓穩(wěn)壓器5包括型號(hào)為L(zhǎng)M2577T-ADJ的集成穩(wěn)壓芯片U3、電感L和第五 二極管D5，電感L和第五二極管D5串接在整流后的電源正極上，場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極 與集成穩(wěn)壓芯片U3的第五引腳連接，集成穩(wěn)壓芯片U3的第一引腳分別通過第六電容 C6和第二十電阻R20連接，集成穩(wěn)壓芯片U3的第三引腳接地，整流后的電源正極通 過第四電容C4接地，第四電容C4的正極與電感L一端連接，集成穩(wěn)壓芯片U3的第四 引腳與電感L的另一端連接，集成穩(wěn)壓芯片U3的第二引腳通過第二十一電阻R21與第 五二極管D5的負(fù)極連接，集成穩(wěn)壓芯片U3的第二引腳通過第二十二電阻R22接地。
轉(zhuǎn)速測(cè)試電路3包括電壓比較器U1，經(jīng)電阻網(wǎng)絡(luò)設(shè)置二種比較電壓，第二電阻R2 和第三電阻R3為第一個(gè)比較分壓點(diǎn)，輸入至電壓比較器U1的第二引腳，第四電阻R4 和第五電阻R5為第二個(gè)比較分壓點(diǎn)，輸入至電壓比較器U1的第五引腳，第八電阻R8 和第九電阻R9分別輸入至電壓比較器U1的第六引腳和第三引腳，電壓比較器U1提供 基準(zhǔn)電壓，電壓比較器U1的第一引腳與第三引腳之間設(shè)置有第十一電阻Rll，電壓比 較器U1的第五引腳與第七引腳設(shè)置有第十電阻RIO。
開關(guān)電路4包括第二三極管Q2和場(chǎng)效應(yīng)管Q3,電壓比較器Ul的第一引腳通過第 二二極管D2與第二三極管Q2的基極連接，第二二極管D2的負(fù)極與電壓比較器U1的 第一引腳連接，第二二極管D2的正極與第二三極管Q2的基極連接，電壓比較器U1的 第七引腳通過第十二電阻R12與第二三極管Q2的基極連接，第二三極管Q2的基極通 過第十三電阻R13接地，第二三極管Q2的發(fā)射極通過第四二極管D4接地，第二三極 管Q2的集電極通過第十五電阻R15與場(chǎng)效應(yīng)管Q3的柵極連接，場(chǎng)效應(yīng)管Q3的漏極 與整流后的電源正極連接，場(chǎng)效應(yīng)管Q3的漏極與場(chǎng)效應(yīng)管Q3的柵極之間并聯(lián)設(shè)置有 第三二極管D3和第十四電阻R14。
受控升壓穩(wěn)壓器5的正輸出端上設(shè)置有第六二極管D6，受控升壓穩(wěn)壓器5的正輸出端通過第七電容C7接地。
工作原理充電控制器的下限電壓由電壓比較器U1A的第二電阻R2和第三電阻 R3比值確定，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降使采樣點(diǎn)電壓低于比較基準(zhǔn)時(shí)，電壓比較器U1A輸出高 電位，關(guān)閉受控升壓穩(wěn)壓器。充電控制器的上限電壓由電壓比較器U1B的第四電阻R4 和第五電阻R5比值確定，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升使采樣點(diǎn)電壓高于比較基準(zhǔn)時(shí)，電壓比較器 U1B輸出高電位，關(guān)閉受控升壓穩(wěn)壓器。升壓值由升壓集成電路LM2577-ADJ輸入第 八電阻R8和第九電阻R9的比值確定，升壓值略低于蓄電池浮充電壓。
風(fēng)機(jī)三相交流電壓經(jīng)A、 B、 C輸入端進(jìn)入整流電路，經(jīng)過三相整流濾波為直流電壓。
D點(diǎn)電壓經(jīng)過控制電源穩(wěn)壓后至E點(diǎn)為穩(wěn)定的直流電壓，為電壓比較器U1提供穩(wěn) 定的工作電源。H點(diǎn)經(jīng)第八電阻R8和第九電阻R9分壓后為電壓比較器U1A和U1B 提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。F點(diǎn)是最高電壓采樣點(diǎn)G點(diǎn)是最低電壓釆樣點(diǎn)
1) 當(dāng)F點(diǎn)電壓高于H點(diǎn)電壓(風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高)時(shí)電壓比較器U1A輸出低電平，I點(diǎn)為 低電位，第二三極管Q2截止，場(chǎng)效應(yīng)管Q3截止。集成穩(wěn)壓芯片U3無供電電源不 工作，使風(fēng)機(jī)電能整流后通過電感L、第五二極管D5、第六二極管D6輸出。
2) 當(dāng)G點(diǎn)電壓小于H點(diǎn)(風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低)時(shí)電壓比較器U1B輸出低電平，I點(diǎn)為低電 位，第二三極管Q2截止，場(chǎng)效應(yīng)管Q3截止。集成穩(wěn)壓芯片U3無供電電源不工作。
3) 當(dāng)F點(diǎn)電壓低于H點(diǎn)且G點(diǎn)電壓高于H點(diǎn)(工作轉(zhuǎn)速)時(shí)I點(diǎn)為高電位，第二三 極管Q2導(dǎo)通，場(chǎng)效應(yīng)管Q3導(dǎo)通。場(chǎng)效應(yīng)管Q3為集成穩(wěn)壓芯片U3提供穩(wěn)定電源， 集成穩(wěn)壓芯片U3工作，輸出為穩(wěn)定高電壓。
權(quán)利要求1. 一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速充電控制器，包括有整流濾波電路、轉(zhuǎn)速測(cè)試電路、開關(guān)電路和受控升壓穩(wěn)壓電路，交流電通過整流濾波電路與所述的轉(zhuǎn)速測(cè)試電路連接，所述的轉(zhuǎn)速測(cè)試電路的輸出端與所述的開關(guān)電路的輸入端連接，所述的開關(guān)電路的輸出端與所述的受控升壓穩(wěn)壓電路的輸入端連接，所述的受控升壓穩(wěn)壓電路輸出至發(fā)電機(jī)控制器，其特征在于穩(wěn)壓電路為轉(zhuǎn)速測(cè)試電路提供穩(wěn)定的工作電源，穩(wěn)壓電路的輸入端與所述的整流濾波電路的輸出端連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速充電控制器，其特征在于穩(wěn) 壓電路包括第一三極管，所述的第一三極管的集電極與整流濾波電路的正極輸出端連 接，所述的第一三極管的集電極分別通過第一電阻和第二電容接地，所述的第一三極管 的基極通過第一二極管接地，所述的第一二極管的負(fù)極與第一三極管的基極連接，所述 的第一二極管的正極接地。所述的第一三極管的發(fā)射極通過第三電容接地，所述的第一 三極管的發(fā)射極與所述的電壓比較器的第八引腳連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速充電控制器，其特征在于受 控升壓穩(wěn)壓器包括型號(hào)為L(zhǎng)M2577T-ADJ的集成穩(wěn)壓芯片、電感和第五二極管，所述的 電感和第五二極管串接在整流后的電源正極上，所述的場(chǎng)效應(yīng)管的源極與集成穩(wěn)壓芯片 的第五引腳連接，所述的集成穩(wěn)壓芯片的第一引腳分別通過第六電容和第二十電阻連 接，所述的集成穩(wěn)壓芯片的第三引腳接地，所述的整流后的電源正極通過第四電容接地， 所述的第四電容的正極與所述的電感一端連接，所述的集成穩(wěn)壓芯片的第四引腳與電感 的另一端連接，所述的集成穩(wěn)壓芯片的第二引腳通過第二十一電阻與第五二極管的負(fù)極 連接，所述的集成穩(wěn)壓芯片的第二引腳通過第二十二電阻接地。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速充電控制器，其特征在于轉(zhuǎn) 速測(cè)試電路包括電壓比較器，經(jīng)電阻網(wǎng)絡(luò)設(shè)置二種比較電壓，第二電阻和第三電阻為第 一個(gè)比較分壓點(diǎn)，輸入至電壓比較器的第二引腳，第四電阻和第五電阻為第二個(gè)比較分 壓點(diǎn)，輸入至電壓比較器的第五引腳，第八電阻和第九電阻分別輸入至電壓比較器的第 六引腳和第三引腳，電壓比較器提供基準(zhǔn)電壓，電壓比較器的第一引腳與第三引腳之間 設(shè)置有第十一電阻，電壓比較器的第五引腳與第七引腳設(shè)置有第十電阻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速充電控制器，其特征在于開 關(guān)電路包括第二三極管和場(chǎng)效應(yīng)管，所述的電壓比較器的第一引腳通過第二三極管與三 極管的基極連接，所述的第二二極管的負(fù)極與電壓比較器的第一引腳連接，所述的第二 二極管的正極與第二三極管的基極連接，所述的電壓比較器的第七引腳通過第十二電阻 與第二三極管的基極連接，所述的第二三極管的基極通過第十三電阻接地，所述的第二三極管的發(fā)射極通過第四二極管接地，所述的第二三極管的集電極通過第十五電阻與場(chǎng) 效應(yīng)管的柵極連接，所述的場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與整流后的電源正極連接，所述的場(chǎng)效應(yīng)管 的漏極與所述的場(chǎng)效應(yīng)管的柵極之間并聯(lián)設(shè)置有第三二極管和第十四電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速充電控制器，其特征在于受 控升壓穩(wěn)壓器的正輸出端上設(shè)置有第六二極管，所述的受控升壓穩(wěn)壓器的正輸出端通過 第七電容接地。
專利摘要一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速充電控制器，包括有整流濾波電路、轉(zhuǎn)速測(cè)試電路、開關(guān)電路和受控升壓穩(wěn)壓電路，交流電通過整流濾波電路與所述的轉(zhuǎn)速測(cè)試電路連接，所述的轉(zhuǎn)速測(cè)試電路的輸出端與所述的開關(guān)電路的輸入端連接，所述的開關(guān)電路的輸出端與所述的受控升壓穩(wěn)壓電路的輸入端連接，所述的受控升壓穩(wěn)壓電路輸出至發(fā)電機(jī)控制器，穩(wěn)壓電路為轉(zhuǎn)速測(cè)試電路提供穩(wěn)定的工作電源，穩(wěn)壓電路的輸入端與所述的整流濾波電路的輸出端連接，其優(yōu)點(diǎn)在于穩(wěn)壓電路的輸入端與所述的整流濾波電路的輸出端連接，避免了穩(wěn)壓電路直接從蓄電池中取電，當(dāng)風(fēng)機(jī)不工作時(shí)，整流濾波電路的輸出端電壓為零，穩(wěn)壓電路及系統(tǒng)電路停止工作，實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)工作時(shí)的電流零損耗。
文檔編號(hào)H02M3/10GK201238205SQ200820121908
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月23日
發(fā)明者李卿韶 申請(qǐng)人:徐劍雄