户用小型风力发电装置的制作方法

本实用新型属于小型发电设备技术领域，更为具体地，涉及一种户用小型风力发电装置。

背景技术：

户用小型发装置是农村一家一户使用的风力发电装置，其工作原理是经过交流转直流后对电瓶进行充电存储，在发电时再逆变为220v交流电。

户用小型风力发电装置是相较于大型风力发电装置具有费用大、使用方便的优点，但户用小型风力发电装置当前也存在如下两个问题：

1、在低风速时发电机的风扇不转动无法发电；

2、发电机产生的电压无法调节，当发电机产生的电压低于电瓶充电电压时，无法对电瓶进行充电，当发电机产生的电压高于电瓶的充电电压时，容易烧毁电瓶。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种户用小型风力发电装置，包括：小型风力发电机、自动跳转互锁电路、充电器、电瓶和逆变器，小型风力发电机包括发电机、塔架和转轴，塔架支撑在发电机的底部，转轴贯穿发电机，其尾端连接有尾翼，其首端连接有八片风叶；自动跳转互锁电路的输入端通过电滑环与小型风力发电机发出的三相交流电的a、b、c相耦接，自动跳转互锁电路的输出端与充电器的输入端耦接，自动跳转互锁电路用于将小型风力发电机发出的交流电转换为13-18v的直流电后输出至充电器；充电器的输出端与电瓶的输入端耦接，充电器用于将接收的13-18v的直流电转换为12v后对电瓶进行充电；逆变器的初级线圈与电瓶的输出端耦接，逆变器的次级线圈与家用电器耦接，逆变器用于将电瓶输出的12v直流电转换为220v交流电后供家用电器使用。

此外，优选的结构是，自动跳转互锁电路，包括：互锁的升压电路、升压启控电路和降压电路；其中，升压电路包括第一交流继电器、升压变压器、第一三相整流桥和第一直流继电器，第一交流继电器与第一直流继电器均为转换型，第一交流继电器的三个动触点通过电滑环与小型风力发电机发出的三相交流电的a、b、c相耦接，第一交流继电器的三个静触点分别与升压变压器的一次侧耦接，升压变压器的二次侧与第一三相整流桥的输入端耦接，第一三相整流桥的输出端与于第一直流继电器的两个动触点耦接，第一直流继电器的两个静触点作为电压输出端与电瓶的输入端连接；升压启控电路包括第二三相整流桥、13v启控电路、第二直流继电器和第三直流继电器，第二三相整流桥的输入端分别通过电滑环与小型风力发电机发出的三相交流电的a、b、c相耦接，第二三相整流桥的输出端与13v启控电路的输入端耦接，13v启控电路的输出端与第二直流继电器的线圈耦接，第二直流继电器的线圈分别与第一交流继电器的线圈、第一直流继电器的线圈耦接，第二直流继电器的两个动触点与第二三相整流桥的输出端耦接，第二直流继电器的两个静触点分别与第三直流继电器的两个动触点耦接，第三直流继电器的两个静触点作为电压输出端与电瓶的输入端连接；降压电路包括第三三相整流桥、18v启控电路、第二交流继电器、降压变压器、第四三相整流桥和第四直流继电器，第三三相整流桥的输入端分别通过电滑环与小型风力发电机发出的三相交流电的a、b、c相耦接，第三三相整流桥的输出端与18v启控电路的输入端耦接，18v启控电路的输出端与第二交流继电器的线圈耦接，第二交流继电器的线圈分别还与第三直流继电器的线圈、第四直流继电器的线圈耦接，第二交流继电器的三个动触点分别通过电滑环与小型风力发电机发出的三相交流电的a、b、c相耦接，第二交流继电器的三个静触点与降压变压器的一次侧耦接，降压变压器的二次侧与第四三相整流桥的输入端耦接，第四三相整流桥的输出端与第四直流继电器的两个动触点耦接，第四直流继电器的两个静触点作为电压输出端与电瓶的输入端连接。

此外，优选的结构是，13v启控电路与18v启控电路分别包括三极管、稳压二极管、第一普通二极管、第二普通二极管和可变电阻器，在13v启控电路中，第二三相整流桥的第一输出端与第二直流继电器的线圈耦接，第二三相整流桥的第二输出端与第一普通二极管的阳极耦接，第一普通二极管的阴极与三极管的集电极耦接，三极管的基极与稳压二极管的阴极耦接，稳压二极管的阳极耦接于第二三相整流桥的第一输出端与第二直流继电器的线圈的连接点，三极管的发射极与第二直流继电器的线圈耦接，第二普通二极管的阳极耦接于稳压二极管的阳极与第二直流继电器的线圈的连接点，第二普通二极管的阴极耦接于三极管的发射极与第二直流继电器的线圈的连接点，可变电阻器的一端耦接于第二三相整流桥的第二输出端与第一普通二极管的阳极的连接点，可变电阻器的另一端耦接于三极管的基极与稳压二极管的阴极的连接点；在18v启控电路中，第三三相整流桥的第一输出端与第二交流继电器的线圈耦接，第三三相整流桥的第二输出端与第一普通二极管的阳极耦接，第一普通二极管的阴极与三极管的集电极耦接，三极管的基极与稳压二极管的阴极耦接，稳压二极管的阳极耦接于第三三相整流桥的第一输出端与第二交流继电器的线圈的连接点，三极管的发射极与第二交流继电器的线圈耦接，第二普通二极管的阳极耦接于稳压二极管的阳极与第二交流继电器的线圈的连接点，第二普通二极管的阴极耦接于三极管的发射极与第二交流继电器的线圈的连接点，可变电阻器的一端耦接于第三三相整流桥的第二输出端与第一普通二极管的阳极的连接点，可变电阻器的另一端耦接于三极管的基极与稳压二极管的阴极的连接点。

利用上述本实用新型的户用小型风力发电装置，能够取得以下技术效果：

1、通过增加风叶的数量使发电机能够在2-3级的风力下进行发电；

2、在小型风力发电机所产生的电压在5到12v之间时，通过自动跳转互锁电路中的升压电路对电压进行升压，升压后使其能够对电瓶进行正常充电，在小型风力发电机所产生的电压在20到35v之间时，通过自动跳转互锁电路中的降压电路对电压进行降压，降压后使其能够对电瓶进行正常充电。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本实用新型实施例的户用小型风力发电装置的逻辑结构图；

图2为根据本实用新型实施例的自动跳转互锁电路的逻辑结构图；

图3为根据本实用新型实施例的自动跳转互锁电路的电路结构图；

图4为根据本实用新型实施例的充电器的电路结构图；

图5为根据本实用新型实施例的逆变器的电路结构图。

其中的附图标记包括：自动跳转互锁电路1、充电器2、电瓶3、逆变器4、小型风力发电机5、叶片51、发电机52、转轴53、尾翼54、塔架55、电滑环6、第一交流继电器k1、升压变压器t1、第一三相整流桥b1、第一直流继电器k2、第二三相整流桥b2、13v启控电路h、第二直流继电器k3、第三直流继电器k4、第三三相整流桥b3、18v启控电路f、第二交流继电器k5、降压变压器t2、第四三相整流桥b4、第四直流继电器k6、第一普通二极管d1、第二普通二极管d2、第一稳压二极管d3、第一可变电阻器r1、第一三极管q1、第三普通二极管d4、第四普通二极管d5、第二稳压二极管d6、第二可变电阻器r2、第二三极管q2、第一led指示灯l1、第二led指示灯l2、直流正极a+、直流负极a-、电瓶正极b+、电瓶负极b-、整流二极管d7-d10、集电器irc、第三可变电阻器r3、定值电阻r4-r7、第一mos管m1、第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。

图1示出了根据本实用新型实施例的户用小型风力发电装置的逻辑结构。

如图1所示，本实用新型实施例提供的户用小型风力发电装置，包括：自动跳转互锁电路1、充电器2、电瓶3、逆变器4和小型风力发电机5；其中，小型风力发电机5包括叶片51、发电机52、转轴53、尾翼54和塔架55，发电机52包括机舱、线圈和永磁钢，线圈固定在机舱内，转轴53穿过线圈，永磁钢固定在转轴5上，在转轴53旋转时，永磁钢切割线圈通电产生的磁力线发电，八片叶片51连接在转轴53的首端，用于驱动转轴53旋转，通过增加叶片51的方式，使发电机52在2-3级的风力下就能发电，尾翼54连接在转轴53的尾端，由两个铁板组成，是用来调节风叶51的方向。

自动跳转互锁电路1的输入端通过电滑环6与小型风力发电机发出的三相交流电的a、b、c相耦接，电滑环6用于将发电机52发出的交流电从机舱内引出，防止电缆绞在一起；自动跳转互锁电路1的输出端与充电器2的输入端耦接，自动跳转互锁电路1用于将小型风力发电机5发出的交流电转换为13-18v的直流电后输出至充电器2；充电器2的输出端与电瓶3的输入端耦接，充电器2用于将接收的13-18v的直流电转换为12v后对电瓶3进行充电；逆变器4的初级线圈与电瓶3的输出端耦接，逆变器4的次级线圈与家用电器耦接，逆变器4用于将电瓶3输出的12v直流电转换为220v交流电后供家用电器使用。

自动跳转互锁电路1包括互锁的升压电路、升压启控电路和降压电路，根据小型风力发电机产生的电压择一升压电路、升压启控电路或降压电路对电压进行升压、直接输出或降压处理，以对电瓶3进行充电，择一输出的目的是为了防止出现混涌现象。

在小型风力发电机产生的电压低于电瓶3的最低充电电压13v时，通过升压电路将电压升至13v-18v，以对电瓶3进行正常充电，在小型风力发电机产生的电压低于电瓶3的充电电压在13v-18v之间时，导通升压启控电路对电瓶3正常充电，同时断开升压电路，在小型风力发电机产生的电压高于电瓶3的最高充电电压18v时，导通降压电路，将电压降至13v-18v之间，对电瓶3正常充电，同时断开升压启控电路，从上述内容可以看出，自动跳转互锁电路的目的是将小型风力发电机产生的电压保持在13v-18v之间，持续对电瓶进行充电，避免因低电压无法充电及因高电压容易烧毁电瓶造成的资源浪费。

图2和图3分别示出了根据本实用新型实施例的自动跳转互锁电路的逻辑结构的具体电路。

如图2和图3所示，升压电路包括第一交流继电器k1、升压变压器t1、第一三相整流桥b1和第一直流继电器k2，第一交流继电器k1与第一直流继电器k2均为转换型继电器，第一交流继电器k1的三个动触点分别通过电滑环与小型风力发电机发出的三相交流电的a、b、c相耦接，第一交流继电器k1的三个静触点分别与升压变压器t1的一次侧的两端抽头和中心抽头耦接，升压变压器t1的二次侧的两端抽头和中心抽头分别与第一三相整流桥b1的三个输入端耦接，第一三相整流桥b1的两个输出端与于第一直流继电器k2的两个动触点耦接，第一直流继电器k2四个静触点中的两个作为电压输出端与电瓶的输入端连接，升压变压器t1用于将小型风力发电机产生的电压升压至电瓶充电的所需电压，所需电压的范围为13v-18v，升压后的交流电整流经过第一三相整流桥b1整流为直流电，通过第一直流继电器k2输出至电瓶。

升压启控电路包括第二三相整流桥b2、13v启控电路h、第二直流继电器k3和第三直流继电器k4，第二三相整流桥b2的三个输入端分别通过电滑环与小型风力发电机发出的三相交流电的a、b、c相耦接，第二三相整流桥的两个输出端分别与13v启控电路h的输入端耦接，13v启控电路h的输出端与第二直流继电器k3的两个线圈耦接，第二直流继电器k3的两个线圈分别与第一交流继电器k1的两个线圈、第一直流继电器k2的两个线圈耦接，第二直流继电器k3的两个动触点分别与第二三相整流桥的两个输出端耦接，第二直流继电器k3四个静触点中的两个分别与第三直流继电器k4的两个动触点耦接，第三直流继电器k4四个静触点中的两个作为电压输出端与电瓶的输入端连接。

第二三相整流桥b2用于将小型风力发电机产生的交流电转换为直流电，当转换后的直流电高于13v时且低于18v电压时，开启13v启控电路h，升压电路的第一交流继电器k1的线圈、第一直流继电器k2的线圈得到使动触点闭合，将升压变压器t1的输入端和输出端隔离，即断开升压电路，防止升压变压器t1继续输出电压，此时，转换后的直流电通过第二直流继电器k3和第三直流继电器k4输出电压。

需要说明的是，当小型风力发电机产生的电压在13v到18v之间时，无需升压或降压处理，13v启控电路h开启后导通升压启控电路，直接对电瓶进行充电，在升压启控电路导通时，通过触发升压电路的第一交流继电器k1、第一直流继电器k2动作，断开升压电路，防止两个电路同时输出产生混涌，只能择一输出电压。

13v启控电路h包括第一三极管q1、第一稳压二极管d3、第一普通二极管d1、第二普通二极管d2和第一可变电阻器r1，第二三相整流桥b2的第一输出端与第二直流继电器k3的线圈耦接，第二三相整流桥b2的第二输出端与第一普通二极管d1的阳极耦接，第一普通二极管d1的阴极与第一三极管q1的集电极耦接，第一三极管q1的基极与第一稳压二极管d3的阴极耦接，第一稳压二极管d3的阳极耦接于第二三相整流桥b2的第一输出端与第二直流继电器k3的线圈的连接点，第一三极管q1的发射极与第二直流继电器k3的线圈耦接，第二普通二极管d2的阳极耦接于第一稳压二极管d3的阳极与第二直流继电器k3的线圈的连接点，第二普通二极管d2的阴极耦接于第一三极管q1的发射极与第二直流继电器k3的线圈的连接点，第一可变电阻器r1的一端耦接于第二三相整流桥b2的第二输出端与第一普通二极管d1的阳极的连接点，第一可变电阻器r1的另一端耦接于第一三极管q1的基极与第一稳压二极管d3的阴极的连接点。

第一可变电阻器r1用于为第一三极管q1提供偏置电压，使电压高于13v时导通第一三极管q1，第一三极管q1作为开关，用于导通13v启控电路h，还用于向升压电路中的第一交流继电器k1的线圈、第一直流继电器k2的线圈提供电压，使第一交流继电器k1与第一直流继电器k2的动触点闭合。

降压电路包括第三三相整流桥b3、18v启控电路f、第二交流继电器k5、降压变压器t2、第四三相整流桥b4和第四直流继电器k6，第三三相整流桥b3的三个输入端分别通过电滑环与小型风力发电机发出的三相交流电的a、b、c相耦接，第三三相整流桥b3的两个输出端与18v启控电路f的输入端耦接，18v启控电路f的输出端与第二交流继电器k5的两个线圈耦接，第二交流继电器k5的两个线圈分别还与第三直流继电器k4的两个线圈、第四直流继电器k6的两个线圈耦接，第二交流继电器k5的三个动触点分别通过电滑环与小型风力发电机发出的三相交流电的a、b、c相耦接，第二交流继电器k5六个静触点中的三个分别与降压变压器t2的一次侧耦接，降压变压器t2的二次侧与第四三相整流桥b4的输入端耦接，第四三相整流桥b4的输出端与第四直流继电器k6的两个动触点耦接，第四直流继电器k6四个静触点中的两个作为电压输出端与电瓶的输入端连接。

第三三相整流桥b3的作用将小型风力发电机产生的交流电转换为直流电，为18v启控电路f的导通提供直流电压，只有在直流电压高于18v时开启18v启控电路f，当18v启控电路f开启后用于控制升压启控电路的第三直流继电器k4闭合，断开升压启控电路，同时控制第二交流继电器k5与第四直流继电器k6闭合，导通降压电路。

降压变压器t2用于对小型风力发电机产生的交流电进行降压，而第四三相整流桥b4用于将降压后的交流电转换为直流电通过第四直流继电器k6输出。

在18v启控电路f启动后向第二交流继电器k5与第四直流继电器k6的线圈提供电压，当第二交流继电器k5与第四直流继电器k6的线圈得电后，第二交流继电器k5与第四直流继电器k6的动触点闭合，导通降压电路，在导通降压电路的同时，18v启控电路f还向第一直流继电器k2的线圈提供电压，在第一直流继电器k2的线圈得电后第一直流继电器k2的动触点闭合，断开升压启控电路，防止升压启控电路继续输出电压。

18v启控电路f包括第三普通二极管d4、第四普通二极管d5、第二稳压二极管d6、第二可变电阻器r2、第二三极管q2，第三三相整流桥b3的第一输出端与第二交流继电器k5的线圈耦接，第三三相整流桥b3的第二输出端与第三普通二极管d4的阳极耦接，第三普通二极管d4的阴极与第二三极管q2的集电极耦接，第二三极管q2的基极与第二稳压二极管d6的阴极耦接，第二稳压二极管d6的阳极耦接于第三三相整流桥b3的第一输出端与第二交流继电器k5的线圈的连接点，第二三极管q2的发射极与第二交流继电器k5的线圈耦接，第四普通二极管d5的阳极耦接于第二稳压二极管d6的阳极与第二交流继电器k5的线圈的连接点，第四普通二极管d5的阴极耦接于第二三极管q2的发射极与第二交流继电器k5的线圈的连接点，第二可变电阻器r2的一端耦接于第三三相整流桥b3的第二输出端与第三普通二极管d4的阳极的连接点，第二可变电阻器r2的另一端耦接于第二三极管q2的基极与第二稳压二极管d6的阴极的连接点。

第二可变电阻器r2为第二三极管q2提供偏置电压，使电压高于18v时导通第二三极管q2，第二三极管q2作为开关，用于触发第二交流继电器k5和第四直流继电器k6闭合，导通降压电路，同时向升压启控电路中的第三直流继电器k4的线圈提供电压，使第三直流继电器k4的动触点闭合，断开升压启控电路。

综上，升压电路、升压启控电路和降压电路形成互锁电路，能够自动跳转择一输出，当小型风力发电机产生的电压低于13v时，启动升压电路进行升压，当小型风力发电机产生的电压在13v-18v之间时，启动升压启控电路，断开升压电路，当小型风力发电机产生的电压高于18v时，启动降压电路进行降压，同时断开升压启控电路，也就是说，无论小型风力发电机产生多大电压的交流电通过自动跳转互锁电路均能转换为13-18v的直流电，持续为电瓶充电，避免因低电压无法对电瓶充电及因高电压容易烧毁电瓶所造成的资源浪费。

图4示出了根据本实用新型实施例的充电器的电路。

如图4所示，集电器irc为12v集电器，其用于收集经自动跳转互锁电路交流转直流后的电量并对电瓶进行充电，第一led指示灯l1和第二led指示灯l2为充电指示灯，当集电器irc充电时第一led指示灯l1亮起，当集电器irc充电饱和时第一led指示灯l1熄灭，第二led指示灯l2亮起，经自动跳转互锁电路交流转直流后的正极接a+，经自动跳转互锁电路交流转直流后的负极接a-，b+接电瓶正极，b-接电瓶负极，第三可变电阻器r3的最大阻值为20千欧，定值电阻r4-r7的阻值分别为10千欧、4.7千欧、10千欧和100欧，整流二极管d7-d10起到整流的作用。

图5示出了根据本实用新型实施例的逆变器的电路。

如图5所示，逆变器包括四个mos管和变压器，四个mos管均为p5n75型号，分别为第一mos管m1、第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4，

在第一mos管m1的漏极与源极之间、在第二mos管m2的漏极与源极之间、在第三mos管m3的漏极与源极之间和在第四mos管m4的漏极与源极之间分别耦接有一个电阻，第一mos管m1、第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4的源极分别与电瓶的负极耦接，第一mos管m1的漏极串联电阻后耦接于第二mos管m2的栅极，第二mos管m2的漏极串联电阻后耦接于第一mos管m1的栅极，第三mos管m3的漏极串联电阻后耦接于第四mos管m4的栅极，第四mos管m4的漏极串联电阻后耦接于第三mos管m3的栅极，第一mos管m1的栅极与第三mos管m3的栅极分别耦接于变压器的一次侧的第一端抽头，第二mos管m2的栅极与第四mos管m4的栅极分别耦接于变压器的一次侧的第二端抽头，电瓶的正极耦接于变压器的一次侧的中间抽头，变压器的二次侧输出220v交流电。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。