针对永磁同步风力发电机输出电压的控制电路的制作方法

文档序号:12568216阅读:831来源:国知局

本实用新型涉及一种电压输出控制装置,属于永磁同步电机控制领域。



背景技术:

风力发电机广泛应用于风力资源比较充足的地域,利用自然资源为人们提供能源是现在、未来都极力提倡的研究领域,但新兴的科学总会存在诸多没有解决的技术问题,比如风力发电技术,因自然界的风并不会依照人们设定的风速、风向运行,因此,风力发电机的电压输出就会忽大忽小,这样的波动电压会影响用电设备的寿命,甚至直接毁坏用电设备,给人们的生活带来不便。



技术实现要素:

本实用新型目的是为了解决现有风力发电机存在输出电压不稳,影响用电设备寿命的问题,提供了一种针对永磁同步风力发电机输出电压的控制电路。

本实用新型所述针对永磁同步风力发电机输出电压的控制电路包括三相全桥整流电路、MOS开关管V7、变压器T、中间继电器K、蓄电池GB、基准直流电源UREF、电源开关S、脉宽调制单元、运放A、电阻R1~R9、电位器RP、电解电容C1~C6、二极管VD8~VD11、发光二极管VL、稳压二极管VS、NPN三极管VT1、NPN三极管VT2、PNP三极管VT3、NPN三极管VT4、NPN三极管VT5、电感L、熔断器FU1和熔断器FU2;

变压器T具有一套原边绕组W3和两套副边绕组W1、W2;

永磁同步风力发电机的三相交流电源输出端连接三相全桥整流电路的交流输入端,三相全桥整流电路的两个直流输出端之间并联电解电容C4,

三相全桥整流电路的正极电源输出端连接MOS开关管V7的一端,MOS开关管V7的另一端连接电源开关S的一端,电源开关S的另一端连接熔断器FU1的一端,熔断器FU1的另一端同时连接电阻R1的一端和副边绕组W1的一端,副边绕组W1的另一端同时连接三相全桥整流电路的负极电源输出端、电解电容C5的负极、基准直流电源UREF的负极、二极管VD10的阳极、电解电容C6的负极、电阻R8的一端、蓄电池GB的负极和发光二极管VL的阴极,并作为12V直流电源的负极输出端;

电阻R1的另一端连接二极管VD8阳极,二极管VD8阴极同时连接电解电容C3的正极、电位器RP的一个固定端及活动端和NPN三极管VT1的基极;NPN三极管VT1的集电极同时连接电阻R3的一端和NPN三极管VT2的基极,NPN三极管VT1的发射极同时连接电阻R4的一端和NPN三极管VT2的发射极,NPN三极管VT2的集电极同时连接电阻R5的一端和电阻R6的一端,电阻R6的另一端连接PNP三极管VT3的基极,PNP三极管VT3的集电极连接中间继电器K线圈的一端;

原边绕组W3的一端连接二极管VD9的阳极,二极管VD9的阴极同时连接电解电容C1的正极、电阻R2的一端和NPN三极管VT4的集电极,电阻R2的另一端和NPN三极管VT4的基极同时连接稳压二极管VS的阴极,NPN三极管VT4的发射极同时连接电解电容C2的正极、电阻R3的另一端、电阻R5的另一端和PNP三极管VT3的发射极;原边绕组W3的另一端同时连接电解电容C1的负极、稳压二极管VS的阳极、电解电容C2的负极、电解电容C3的负极、电位器RP的另一个固定端、电阻R4的另一端和中间继电器K线圈的另一端;

副边绕组W2的两端分别连接中间继电器K的静触头常开触点和常闭触点,中间继电器K的动触头同时连接电解电容C5的正极和NPN三极管VT5的集电极,NPN三极管VT5的基极连接脉宽调制单元的驱动信号输出端,脉宽调制单元的输入端连接运放A的输出端,运放A的同相输入端连接基准直流电源UREF的正极,运放A的反相输入端同时连接电阻R7的一端和电阻R8的另一端;

NPN三极管VT5的发射极同时连接二极管VD10的阴极和电感L的一端,电感L的另一端同时连接电解电容C6的正极、电阻R7的另一端和二极管VD11的阳极,二极管VD11的阴极同时连接蓄电池GB的正极和熔断器FU2的一端,熔断器FU2的另一端连接电阻R9的一端,并作12V直流电源的正极输出端;

电阻R9的另一端连接发光二极管VL的阳极。

本实用新型的优点:本实用新型所述针对永磁同步风力发电机输出电压的控制电路结构简单,对风力发电机输出的电压首先进行初步处理,将其稳定在220V左右,然后再处理成输出+12V直流电压为负载提供直流电源,在有风时还能产生+12V电压为蓄电池充电,无风时,由蓄电池为负载供电,达到了无论有风、无风或者风速大还是小,均能稳定地输出12V直流电压,更好的为用户提供电能。

附图说明

图1是本实用新型所述针对永磁同步风力发电机输出电压的控制电路的电路原理图。

具体实施方式

具体实施方式一:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式所述针对永磁同步风力发电机输出电压的控制电路,包括三相全桥整流电路、MOS开关管V7、变压器T、中间继电器K、蓄电池GB、基准直流电源UREF、电源开关S、脉宽调制单元、运放A、电阻R1~R9、电位器RP、电解电容C1~C6、二极管VD8~VD11、发光二极管VL、稳压二极管VS、NPN三极管VT1、NPN三极管VT2、PNP三极管VT3、NPN三极管VT4、NPN三极管VT5、电感L、熔断器FU1和熔断器FU2;

变压器T具有一套原边绕组W3和两套副边绕组W1、W2;

永磁同步风力发电机的三相交流电源输出端连接三相全桥整流电路的交流输入端,三相全桥整流电路的两个直流输出端之间并联电解电容C4,

三相全桥整流电路的正极电源输出端连接MOS开关管V7的一端,MOS开关管V7的另一端连接电源开关S的一端,电源开关S的另一端连接熔断器FU1的一端,熔断器FU1的另一端同时连接电阻R1的一端和副边绕组W1的一端,副边绕组W1的另一端同时连接三相全桥整流电路的负极电源输出端、电解电容C5的负极、基准直流电源UREF的负极、二极管VD10的阳极、电解电容C6的负极、电阻R8的一端、蓄电池GB的负极和发光二极管VL的阴极,并作为12V直流电源的负极输出端;

电阻R1的另一端连接二极管VD8阳极,二极管VD8阴极同时连接电解电容C3的正极、电位器RP的一个固定端及活动端和NPN三极管VT1的基极;NPN三极管VT1的集电极同时连接电阻R3的一端和NPN三极管VT2的基极,NPN三极管VT1的发射极同时连接电阻R4的一端和NPN三极管VT2的发射极,NPN三极管VT2的集电极同时连接电阻R5的一端和电阻R6的一端,电阻R6的另一端连接PNP三极管VT3的基极,PNP三极管VT3的集电极连接中间继电器K线圈的一端;

原边绕组W3的一端连接二极管VD9的阳极,二极管VD9的阴极同时连接电解电容C1的正极、电阻R2的一端和NPN三极管VT4的集电极,电阻R2的另一端和NPN三极管VT4的基极同时连接稳压二极管VS的阴极,NPN三极管VT4的发射极同时连接电解电容C2的正极、电阻R3的另一端、电阻R5的另一端和PNP三极管VT3的发射极;原边绕组W3的另一端同时连接电解电容C1的负极、稳压二极管VS的阳极、电解电容C2的负极、电解电容C3的负极、电位器RP的另一个固定端、电阻R4的另一端和中间继电器K线圈的另一端;

副边绕组W2的两端分别连接中间继电器K的静触头常开触点和常闭触点,中间继电器K的动触头同时连接电解电容C5的正极和NPN三极管VT5的集电极,NPN三极管VT5的基极连接脉宽调制单元的驱动信号输出端,脉宽调制单元的输入端连接运放A的输出端,运放A的同相输入端连接基准直流电源UREF的正极,运放A的反相输入端同时连接电阻R7的一端和电阻R8的另一端;

NPN三极管VT5的发射极同时连接二极管VD10的阴极和电感L的一端,电感L的另一端同时连接电解电容C6的正极、电阻R7的另一端和二极管VD11的阳极,二极管VD11的阴极同时连接蓄电池GB的正极和熔断器FU2的一端,熔断器FU2的另一端连接电阻R9的一端,并作12V直流电源的正极输出端;

电阻R9的另一端连接发光二极管VL的阳极。

三相全桥整流电路由MOS开关管V1、MOS开关管V2、MOS开关管V3、开关管V4、开关管V5和开关管V6构成,MOS开关管V1的源漏极之间反向并联二极管VD1,MOS开关管V2的源漏极之间反向并联二极管VD2,MOS开关管V3的源漏极之间反向并联二极管VD3,MOS开关管V4的源漏极之间反向并联二极管VD4,MOS开关管V5的源漏极之间反向并联二极管VD5,MOS开关管V6的源漏极之间反向并联二极管VD6。

MOS开关管V7的源漏极之间反向并联二极管VD7。

工作原理:永磁同步风力发电机直接输出的交流电压是波动的,波动幅度很大,这样的电压是不能直接给负载的,

本实施方式首先将波动幅度大的交流电压进行交直转换,即三相交流电经三相全桥整流电路整流为直流电,由C1滤波后,再由单MOS管V7进行半波逆变为220V左右的单相正半波交流电,首先对该交流电压进行初步稳定,即图1的中间部分电路,让其初步稳定输出220V左右,该交流电压再经图1下半部分电路处理输出稳定的+12V直流电给负载。

闭合S,永磁同步风力发电机输出的电压经整流、半波逆变为220V上下波动的正半流交流电压,再经T降压,C1滤波后,为VT1~VT3和K提供工作电压。

加在变压器T的W1绕组上的交流电压还经R1限流降压、VD8整流、C3滤波及RP分压后,在VT1的基极产生取样电压。

当永磁同步风力发电机输出的交流电压为190V~220V时,VT1截止,VT2和VT3导通,K通电吸合,其常开触头接通,永磁同步风力发电机输出的交流电压经T的W1、W2绕组升压为220V左右后输出。

当永磁同步风力发电机输出的交流电压高于220V时,VT1导通,使VT2、VT3截止,K释放,其常开触头断开,常闭触头接通,永磁同步风力发电机输出的交流电压直接输出。

经过上述电路初步处理,输出220V±15V的正半波交流电,该220V左右的正半波交流电经变压器T副边输出,并由C1滤波,取其包络,形成一个随风速大小及负载轻重变换而变化的平滑直流电压,一般在0~40V之间波动,该直流电压经运放A、脉宽调制单元、VD10、L、C6、R7、R8、VT5和UREF构成的开关稳压电路进行稳压,本实施方式中脉宽调制单元可采用PWM调制手段。稳压至+12.7V后,再经VD11对蓄电池GB充电。当蓄电池GB端电压低于12V时,经VT11向蓄电池GB充电,直到蓄电池GB的端电压达到标称值12V。

当风力较强时,风力发电机的输出电压较高,经初步稳压后输出的交流电压超过220V,经整流滤波后的直流电压达到18V~40V,经VT2输出的稳压直流电源正常工作,向负载供电;若无风或风较弱时,风力发电压的输出电压偏低,经整流滤波后的直流电压低于18V时,则VD20因VT2输出电压低于+12.7V而截止,改由蓄电池GB为负载提供+12V电压。

可见经过两步稳压及处理,可稳压输出+12V电压给负载。

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