一种中小型风力发电机的智能控制与监控系统的制作方法

本实用新型属于风力发电及自动控制领域，具体地涉及一种中小型风力发电机的智能控制与监控系统。

背景技术：

近年来，我国风力发电行业在技术创新上虽然取得了一定的突破，但就实际应用而言，目前仍处于起步阶段，存在诸多不足：产业的稳定性、可靠性、伺服性、控制器、发电机、逆变装置等关键技术还需要进一步提高，大型风机仍需要依赖进口。

而且，目前基于风力发电技术的成本及设计问题，一般独立运行的家用中小型风力发电机采用的主流方法是：使用者需要定期检测电池电压的显示值及其他主要技术参数，尽可能避免发生过度充电或过度发电等技术性问题。

根据目前的使用技术，使用者在操作过程中，当发现蓄电池电压过低时，即必须立即切出负载，风力发电机只能转化为蓄电池充电装置，即使蓄电池电压远远高于放电的下限电压，若使用者切进大功率负载时，仍旧会加快蓄电池电压的急剧下降。更加有可能致使系统内其他小功率负载无法进行正常工作且损害，在这种技术背景基础下，系统容易发生蓄电池的过度充电与放电，损害风力发电机组的储能系统及系统内部的其他装置。

因此，有必要提出一种可以通过便携式智能控制与监控终端对风力发电机组的参数进行程序化控制的中小型风力发电机的智能控制与监控系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可以通过便携式智能控制与监控终端对风力发电机组的参数进行程序化控制的中小型风力发电机的智能控制与监控系统。

本实用新型的技术方案如下：一种中小型风力发电机的智能控制与监控系统包括风力发电机、整流器、蓄电池、逆变器、变压器、控制器、移动终端和多个触发开关；所述风力发电机、所述整流器、所述蓄电池、所述逆变器和所述变压器依次串联电连接；在所述蓄电池和所述逆变器之间还串联电连接有电流传感器，且并联电连接有电压传感器；多个所述触发开关分别并联电连接在所述变压器的输出端；所述控制器分别与所述电流传感器、所述电压传感器和多个所述触发开关电连接；而且，所述控制器与移动终端通过无线连接。

优选地，所述触发开关包括第一电容、三极管、第一电阻、双向可控硅、第二电容、第二电阻和负载；所述三极管基极与所述控制器的GPIO信号输出端的电连接；所述第一电容与所述三极管的基极和发射极并联电连接；所述三极管的集电极与所述第一电阻、所述双向可控硅控制极依次电连接；所述第二电容和第二电阻串联电连接后与双向可控硅、所述负载并联电连接。

本实用新型的优势效果在于：

所述中小型风力发电机的智能控制与监控系统可以通过对负载状态的实时监控，监控系统利用无线通讯手段，使用户可在便携式智能控制与监控终端装置上监控风力机模式和状态，防止蓄电池发生过充、过放的情况，可以有效提高蓄电池的使用寿命；

另外，所述中小型风力发电机的智能控制与监控系统还可以自动依据负载的优先级别和蓄电池所处的状态，使得负载切入、切出，提高了系统自身的使用效率，延长了系统的使用寿命，具有稳定性高，具有稳定性高，系统成本较低，占地面积小，操作简便等优点。

附图说明

图1是本实用新型实例提供的中小型风力发电机的智能控制与监控系统的结构框图；

图2是图1所示中小型风力发电机的智能控制与监控系统中触发单开关的电路结构示意图；

图3是小型风力发电机的智能控制与监控系统中移动终端具体监控软件功能图；

图4是小型风力发电机的智能控制与监控系统中移动终端登录系统程序流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

除非上下文另有特定清楚的描述，本实用新型中的元件和组件，数量既可以单个的形式存在，也可以多个的形式存在，本实用新型并不对此进行限定。可以理解，本文中所使用的术语“和/或”涉及且涵盖相关联的所列项目中的一者或一者以上的任何和所有可能的组合。

请参阅图1，所述中小型风力发电机的智能控制与监控系统100包括风力发电机10、整流器20、蓄电池30、逆变器40、变压器50、控制器60、多个触发开关70和移动终端80。

在本实施例中，所述风力发电机10、所述整流器20、所述蓄电池30、所述逆变器40和所述变压器50依次串联电连接，多个所述触发开关70分别并联电连接在所述变压器50的输出端。

而且，在所述蓄电池30和所述逆变器40之间还串联电连接有电流传感器101，且并联电连接有电压传感器102，所述控制器60分别与所述电流传感器101、所述电压传感器102和多个所述触发开关70电连接，控制器60和移动终端80通过无线通讯连接。

请参阅图2，每一所述触发开关70包括第一电容(旁路电容)71和三极管72，所述第一电容(旁路电容)71与所述三极管72发射极并联电连接；所述三极管72与所述控制器60的GPIO信号输出端电连接。

所述三极管71的集电极与第一电阻(限流电阻)73、双向可控硅74控制极依次电连接；所述第二电容75和第二电阻76串联电连接后组成浪涌吸收电路与双向可控硅74、负载77并联电连接。

接下来将对所述中小型风力发电机的智能控制与监控系统100的主要功能进行介绍。

所述中小型风力发电机的智能控制与监控系统100的工作过程包括如下，其控制对象为一台额定功率的小型永磁式风力发电机：

利用触发开关中使得控制器60的GPIO信号输出端控制信号为高电平时，三极管72导通，满足双向可控硅74的触发电流要求，双向可控硅74门极被触发，双向可控硅74阴、阳极导通负载工作；当控制器GPIO信号输出端控制信号为低电平时，三极管72截止，双向可控硅74的触发电流要求不满足，双向可控硅74门极没有被触发，双向可控硅74阴、阳极不导通，负载不工作。通过触发开关的导通和关断以此可以实现：

一、具体地，根据风力发电机的运行情况，通过所述电压传感器102以及所述电流传感器101，累计计算所述蓄电池30充放电安时数，并实时显示提醒，给予蓄电池30进行三段式充放电，当放电安时数逼近设定值，默认设定值为所述蓄电池30总容量的95％，切断整流器输出端触发开关，系统自动发出警告，通过移动终端通知使用者，或在实际风速过大，超过额定风速时，即发电机转速超过额定时，关断整流器20开关管，使得其输出电压保持在允许的范围内；当蓄电池30电压过低式，切断逆变器40开关管，直到所述蓄电池30重新充电达到或超过设定值，给出提示后才恢复供电，为蓄电池30的充电或外接负载77提供稳定的输出电压。

二、具体地，系统智能判断系统100中是否系统属于空载状态；使用者对所有可能的连接负载77负载的性质进行初始化状态试运行，对风机10所处环境进行判断，同时对负载的额定电压、阻性、感性或容性进行判断，并根据负载状态智能判断负载优先级切；当所述蓄电池30剩余电量充足时反馈至系统，可以提供负载77启动及正常工作的电流，则所述控制器60相应端口输出高电平，触发开关的导通，系统允许新的负载切入。

三、具体地，当所述蓄电池30剩余电量不足以提供负载启动所需电流，但系统判断该负载为何种类型的负载，则检测其优先级，并基于系统智能预判给予移动终端提示信息，由使用者决定是切断其它低优先级负载而接入新负载，还是不进行任何操作。若由于所述蓄电池30的容量降低，储能减小，无法满足所有负载的需要，则通过移动终端对用户发出警告，要求用户采取措施。

请参阅图3是移动终端登录系统程序流程图，当在登录页面输入登录名、密码、验证码，并点击登录按钮后，服务器将先后验证输入的验证码是否正确、登录名是否存在、密码是否正确。若其中一个出错，则在浏览器页面上提示是哪个输入错误，若全部正确，则进入系统主页面。用户登录成功的同时，服务器需要通过会话控制将用户的信息记录下来，保证系统其它模块可以取到登录用户的信息。当浏览器一定时间内没有和服务器发生交互，会话控制将会自动清除保存的信息，即长时间不操作页面，系统会自动退出。登录系统程序设计流程如图3所示。

请参阅图4所述软件功能图是基于浏览器/服务器模式，将监控系统用户分为三种角色，分别是管理员、操作员和普通用户。管理员可以对系统、用户等信息进行增、删、改、查的操作、远程控制系统的启停等，操作员和普通用户只可以修改本人的基本信息，无权查看并修改他人信息，但操作员在必要时可以控制系统，但普通用户无此权限。实时监测模块实时显示各现地设备的实时运行参数、机组运行状态、报警状态等信息，为用户及时了解现地设备运行状态、发现故障提供直观、形象的页面。具体监控软件功能包括：

基本信息：以表格、文本等形式显示系统用户人员等基本信息，管理员用户可以在此模块中，编辑用户等基本信息；

最新运行信息：在页面中，实时显示风力机运行状态，并利用不同颜色的灯指示；

实时监测：重点对风力机运行参数、报警状态等进行实时监测，运行参数包括输入输出电压、电流、功率、温度信息等，生动形象的显示各设备的现地情况；

实时控制：拥有此权限的用户(管理员/操作员)，在必要时，可以将控制权切换到“远程”状态，控制各设备的启停；

数据查询：能够通过表格的形式查询设备的运行信息、电站信息、报警信息等，并可以导出到EXCEL表格中；

数据分析：以图片、表格的形式显示某一段时间内发电信息，并可以导出图片、Excel表格，供用户进行信息趋势分析；

数据报表：可以生成并打印设备运行、报警信息的日报表、月报表、季报表；

实时监测页面需要不断的更新数据，采用AJAX技术实现实时监测页面的局部刷新。客户端添加一个Ajax引擎，并利用Javascript调用Ajax引擎，向服务器发送HTTP请求，同时不等待服务器的响应；当服务器的响应数据以JSON格式返回时，Javascript调用Ajax引擎完成数据的解析，以及对响应的处理，实现页面数据的更新，而不用整个页面进行刷新。

相较于现有技术，本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：

所述中小型风力发电机的智能控制与监控系统100可以通过对负载状态的实时监控，监控系统利用无线通讯手段，使用户可在便携式智能控制与监控终端装置上监控风力机模式和状态，防止蓄电池发生过充、过放的情况，可以有效提高蓄电池的使用寿命，另外可以自动依据负载的优先级别和蓄电池所处的状态，使得负载切入、切出。提高了系统自身的使用效率，延长了系统的使用寿命，具有稳定性高，具有稳定性高，系统成本较低，占地面积小，操作简便等优点。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。