風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)蓄電池的充電電路

　(1)用一個(gè)二極管的電路

最簡(jiǎn)單的電路是在風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄電池之間插入一個(gè)二極管,，就可實(shí)現(xiàn)充電,。下圖a是基本原理電路,，下圖b是使用三相風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)際電路,。當(dāng)風(fēng)速增大,，風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)速升高使發(fā)電機(jī)輸出電壓高于蓄電池電壓時(shí),，充電電流就流進(jìn)蓄電池,。用這種簡(jiǎn)單的充電電路,，風(fēng)速小時(shí)輸出電壓低,，要能夠充電需風(fēng)速增大，但即使風(fēng)速達(dá)到要求,，由于發(fā)電機(jī)的輸出電壓被蓄電池電壓鉗位,，發(fā)電機(jī)的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩變大,，將風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)速抑制在一定值，因而不能工作在最佳負(fù)荷點(diǎn),，效率也不高,。

　　(2)利用DC-DC變換器的控制電路

電路如下圖，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄電池之間插入DC-DC交換器,，可有效應(yīng)對(duì)風(fēng)速變化,，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作在最高效率點(diǎn)。

　　(3)從風(fēng)力發(fā)電機(jī)取得最大輸出

在上圖電路中,，從發(fā)電機(jī)一側(cè)看負(fù)荷側(cè)的輸入特性示于下圖a,。當(dāng)風(fēng)速增大使發(fā)電機(jī)輸出電壓上升，達(dá)到蓄電池電壓(12V或24V)開(kāi)始充電時(shí),，發(fā)電機(jī)的輸出電壓會(huì)被鉗位于蓄電池電壓,。這時(shí)發(fā)電機(jī)負(fù)荷轉(zhuǎn)矩急劇增大，即便風(fēng)力強(qiáng),，風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)速也被固定在某一值,。

這恰好使發(fā)電機(jī)變成電流源，把電池作為負(fù)荷而工作,。

通常,，風(fēng)速恒定的時(shí)候，風(fēng)車(chē)的轉(zhuǎn)速能使風(fēng)車(chē)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩,，即最佳轉(zhuǎn)速,。例如直徑1.3m、最佳轉(zhuǎn)速比為55的風(fēng)車(chē)的最佳負(fù)荷如下圖b所示,。在沒(méi)計(jì)上圖所示電路時(shí),，發(fā)電機(jī)側(cè)的輸入特性應(yīng)符合下圖b的特性，使在任何風(fēng)速下都可得到最大輸出,。

利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的高效充電電路

　1.輸出200W風(fēng)力發(fā)電機(jī)充電電路

這是面向風(fēng)車(chē)直徑Im.功率150W級(jí)的微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)充電電路,，輸入電壓20V—80V.對(duì)12V鉛蓄電池充電。電路采用下圖所示的斬波型降壓PWM開(kāi)關(guān)方式,，不需要變壓器,，只要電感，故電路簡(jiǎn)單,。

　　具體電路如下圖,。

　　大電流開(kāi)關(guān)使用N溝道MOS型功率管2SK3176，耐壓150V,，最大漏極電流120A,。控制電路采用PWM開(kāi)關(guān)電源lCTIA94。濾波電感63μH采用成品,。驅(qū)動(dòng)變壓器Tl自制,，匝數(shù)比1:1,，在小型磁罐內(nèi)用φ0.3mm漆包線，初,、次級(jí)各繞30匝,。

電路的輸入部分采用了前饋控制電路，示于下圖,，為了使風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作在最佳狀態(tài),，與輸入電壓的三次方成比例的電流為輸入電流。由晶體管Trl與三個(gè)串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管等組成近似的三次方電路,，生成與輸入電壓的三次方成比例的電壓，實(shí)現(xiàn)前饋控制特性,。

在下圖中,，誤差放大器的同相端接基準(zhǔn)電壓。當(dāng)反相端電壓低于同相端電壓時(shí),，PWM的脈沖寬度變大,，開(kāi)關(guān)電路的輸出電流增加。上圖中的基準(zhǔn)電壓Vref取自TL494(14)腳Sv電壓的分壓,，約50mV,。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電壓Vin增大時(shí)，經(jīng)下圖中Rl,、R2的分壓從Trl的發(fā)射極輸出,。設(shè)電流取樣電阻R8=lOOmΩ,若這個(gè)輸出電壓低于ZD1的穩(wěn)壓值，電流Is就流經(jīng)R3,、R7,。若高于ZD1的穩(wěn)壓值，則有附加電流流經(jīng)ZD1,、R4,、R7。若有更高電壓,，就會(huì)有附加電流流經(jīng)ZD2,、R5、R7或ZD3,、R6,、R7。這幾路電流合起來(lái),，使V;,。升高時(shí)Is快速增大。適當(dāng)選擇ZD1—ZD3,，R3—R5,，則有：Is=kxVin3式中k為比例系數(shù),。

　　另外，來(lái)自風(fēng)力發(fā)機(jī)的電流Iin在Rs兩端產(chǎn)生電壓降IimR8,，誤差放大器同相端輸入電壓Ve：

　　如果Vref=0,，則發(fā)電機(jī)電流Iin就和電壓Vin的立方成正比。

單刀5擲開(kāi)關(guān)是最佳負(fù)荷選擇開(kāi)關(guān),。根據(jù)槳葉的形狀和發(fā)電機(jī)的輸出電壓,，用此開(kāi)關(guān)可選擇最佳負(fù)荷，使得在任何風(fēng)速下都可得到最大輸出,。電路的輸出開(kāi)關(guān)電路用2通道驅(qū)動(dòng),，當(dāng)TIA94的(13)腳接5v時(shí)工作在推挽方式。

此方式下開(kāi)關(guān)ON的占空比在50%以下,，即使因輸入,、輸出電壓差大也無(wú)問(wèn)題。此外,，由于Tr6和Tr7交互工作,，輸出紋波得以減小。

本電路在功率為20W—200W時(shí),，效率達(dá)到85%—90%,。