CN102170259B - 多定子风力发电换气两用机控制器 - Google Patents

多定子风力发电换气两用机控制器 Download PDF

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Abstract

一种多定子风力发电换气两用机控制器，属于清洁能源的控制器技术领域；包括：电源开关、欠压保护电路、稳压电源、中央处理器、驱动电路、MOS管、电流平衡电路、开关元件、输出端，特征是：中央处理器与开关元件连接，传感器信号通过中央处理器中设置的转差脉冲比较器程序软件，运算处理、功率放大，分别控制开关元件与输出端的接通或断开，自动调整、控制风力发电机或换气发电两用机的各种工作状态，以适应气流在自然界瞬息万变的运动规律，克服目前风力发电机普遍存在的低风速时难以启动和高风速中输出电压不稳定、效益低、占地空间大、噪音大等问题，免费通风换气和输出供电，对于缓解目前与日俱增的城市用电量来说，具有事半功倍的效果。

Description

多定子风力发电换气两用机控制器
技术领域
本发明涉及一种多定子风力发电换气两用机控制器，属于清洁能源风力发电控制器的技术领域。
背景技术
在现有技术中，风力发电主机由一个定子和一个转子组成，所以没有涉及多定子的风力发电换气控制器开关电路，特别在于直驱式风力发电机中，风力发电机也只限于发电功能，没有将室内通风换气和发电功能溶于一体，以求发挥更大的节能潜力和应用范围。
发明内容
本发明是《无铁芯多定子永磁高效发电机》或《双定子风力发电换气两用机》专用的一种开关控制器，目的在于克服上述之不足，采用以下技术方案：
一种多定子风力发电换气两用机控制器，包括：控制电源开关1的输出端分别与中央处理器4、欠压保护电路2、稳压电源3、电流平衡电路7、三个大电流开关元件MOS管6输入端连接，欠压保护电路另一端分别连接稳压电源、中央处理器，进行电压取样和执行蓄电池欠压保护；稳压电源3的另一端与三个驱动电路5连接，驱动电路的另一端分别与中央处理器4、三个MOS管6连接，MOS管的输出端分别连接多定子发电机11的定子绕组，电流平衡电路7的另一端分别与MOS管6的控制端、中央处理器4连接，多定子发电机11的传感器信号线与中央处理器4连接；特征是：中央处理器4与开关元件9连接，传感器信号通过中央处理器中设置的转差脉冲比较器程序软件，运算处理、功率放大，分别控制若干组开关元件9与输出端8的接通或断开，执行自动控制。
所述电源开关1为船型电源开关，设置在控制器的壳体上，一端分别与中央处理器、欠压保护电路、稳压电源、电流平衡电路、三个大电流开关元件MOS管输入端连接，另一端通过接线端子与蓄电池连接，作为手动控制的总电源开关。
所述稳压电源3为三端稳压电源集成块，分别与直流电源、欠压保护电路、大电流开关元件MOS管6、电流平衡电路7连接。
所述中央处理器4为单片机集成电路或PWM发生器芯片，内置转差脉冲比较器程序软件，设定一个上限值n和下限值s，将传感器输入的信号脉冲，经过识别、运算、比较以后，一方面输出相应脉冲宽度的方波给MOS管的驱动电路，整形以后提供给MOS管6，自动控制和限定，多定子发电机11的转速，另一方面根据不断变化的风量推动风轮的实际现状，进行转速检测自动跟踪调速、指令多定子发电机作：电动机启动、运转换气、发电输出的自动切换控制，进行限速、电磁制动、过压、欠压、电流平衡、限流、过流、漏电、温度安全保护的各项自动控制；制造较大型发电机时，可扩展上述功能另设与之相匹配的较大型控制柜。
当无风或微风状态时，传感器输入的转差信号脉冲小于下限值s时，中央处理器指令开第一或第二定子绕组，作为电动机运转，使转子和转轮的转速在上限值n和下限值s的范围内运转换气和发电，第三、第四定子绕组通过输出端8外接智能充电器向蓄电池充电蓄能。
当风力聚渐增加时，传感器输入的转差信号脉冲大于下限s值时，中央处理器指令断开第一或第二定子绕组，由风力推动转轮和转子，转速在上限n值和下限为s值的范围内运转换气和发电，第三、第四定子绕组通过输出端8外接智能充电器向蓄电池充电蓄能。
当风力增强时，中央处理器指令开关元件9接通第一或第二定子绕组，由风力推动转轮和转子，转速在上限n值和下限s值的范围内运转换气和发电，第三、第四、第一、第二定子绕组通过输出端8外接智能充电器向蓄电池充电蓄能。
当风力强大进入危险区时，中央处理器按步指令定子绕组作为电磁制动，限制风轮转速，直到停止旋转；根据自然风力的实际情形，跟踪循环上述过程，使多定子发电机稳定在预定的转速范围内运转。
所述传感器由设置在多定子发电机11定子中的光敏电阻、热敏电阻或霍尔元件，组成温度或转速传感器，信号线通过插接件与中央处理器4连接。
所述开关元件9，由中央处理器4自动控制的若干组固体接触器或半导体开关管，开关元件9的输入端分别与多定子发电机的第一、第二、第三、第四定子绕组的接线端子连接的，开关元件9输出端8外接智能充电器向蓄电池充电蓄能。
所述控制器的壳体10为长方形铝合金散热器套件，内设有总电路板102，MOS管6固定在壳体上、两块侧板底座101由螺丝与壳体10固定，带有过渡插接件的导线103穿过侧板底座引出制备。
所述风轮12为球形的涡轮式风轮，该风轮运转时，在内部形成负压，使内部空气与外部空气形成对流，进一步推动风轮旋转，达到良好的通风换气和发电效果；或者是X型或S型的风力发电的定向型风轮，风轮与多定子发电机11的转子机械连接。
有益效果：可以根据风能推动风轮的实际现状，自动调整、控制风力发电机或换气发电两用机的各种工作状态，以适应气流在自然界瞬息万变的运动规律，克服目前风力发电机普遍存在的低风速时难以启动和高风速中输出电压不稳定、效益低、占地空间大、噪音大等问题，极大地提高了发电效益，确保了运行安全，具有突出的实质性特点和显著的进步。
控制器可与多定子、双定子、单定子风力发机以及发电、换气两用机配套使用，适用于：工厂厂房、高层建筑、娱乐场所、候车室、教学大楼、公共场所、宾馆、医院、卫生间、公共厕所、等等需要通风换气和发电、照明的场所，一机多能、免费通风换气、免费供电照明、对于缓解目前，与日俱增的城市用电量来说，具有事半功倍的效果。
附图说明
附图1.一种多定子风力发电换气两用机控制器的结构原理示意图。
附图2.一种控制器壳体的结构剖视示意图。
具体实施方式
附图中：1.开关，2.欠压保护电路，3.稳压电源，4.中央处理器，5.驱动电路，6.MOS管，7.电流平衡电路，8.输出端，9.开关元件，10.壳体、101.侧板底座、102.总电路板、103.导线，11.多定子发电机，12风轮。
实施例：附图1，一种多定子风力发电换气两用机控制器的结构原理示意图。风轮12与多定子发电机11的转子机械连接，发电机输出端子与导线103插接连接，总电路板102中设有：开关1、欠压保护电路2、稳压电源3、中央处理器4、驱动电路5、MOS管6、电流平衡电路7、开关元件8、输出端9，其中，开关1和输出端9分别外接蓄电池和智能充电器。
实施例：附图2，一种控制器壳体的结构剖视示意图。壳体10为长方形铝合金散热器套件，内设有总电路板102，MOS管6固定在壳体上、两块侧板底座101由螺丝与壳体10固定，带有过渡插接件的导线103穿过侧板底座引出制备。

Claims (6)

1.一种多定子风力发电换气两用机控制器，包括：控制电源开关(1)的输出端分别与中央处理器(4)、欠压保护电路(2)的一端、稳压电源(3)的第一端、电流平衡电路(7)的一端、三个MOS管(6)的各一输入端连接，欠压保护电路另一端分别连接稳压电源的第二端、中央处理器，稳压电源(3)的第三端与三个驱动电路(5)的各一端连接，驱动电路的各另一端分别与中央处理器(4)、三个MOS管(6)的各另一输入端连接，MOS管的输出端分别连接多定子发电机(11)的定子绕组，电流平衡电路(7)的另一端分别与MOS管的控制端、中央处理器(4)连接，多定子发电机(11)的传感器信号线与中央处理器连接，特征是：中央处理器(4)与开关元件(9)连接，中央处理器(4)的程序软件根据不断变化的风量推动风轮的实际现状，进行转速检测自动跟踪调速、指令多定子发电机作：电动机启动、运转换气、发电输出的自动切换控制；当无风或微风状态时，中央处理器指令开第一或第二定子绕组，作为电动机运转，第三、第四定子绕组通过输出端(8)外接智能充电器向蓄电池充电蓄能；当风力聚渐增加时，中央处理器指令断开第一或第二定子绕组，由风力推动转轮和转子运转换气和发电，第三、第四定子绕组通过输出端(8)外接智能充电器向蓄电池充电蓄能；当风力增强时，中央处理器指令开关元件(9)接通第一或第二定子绕组，由风力推动转轮和转子运转换气和发电，第三、第四、第一、第二定子绕组定子通过输出端(8)外接智能充电器向蓄电池充电蓄能；当风力强大进入危险区时，中央处理器按步指令定子绕组作为电磁制动，限制风轮转速，直到停止旋转；根据自然风力的实际情形，跟踪循环上述过程，使多定子风力发电换气两用机稳定在预定的转速范围内运转。
2.根据权利要求1所述的多定子风力发电换气两用机控制器，特征是：所述电源开关(1)为船型电源开关，设置在控制器的壳体上，一端分别与中央处理器、欠压保护电路、稳压电源、电流平衡电路、三个MOS管输入端连接，另一端通过接线端子与蓄电池连接。
3.根据权利要求1所述的多定子风力发电换气两用机控制器，特征是：所述稳压电源(3)为三端稳压电源集成块，分别与蓄电池电源、欠压保护电路、MOS管、电流平衡电路连接。
4.根据权利要求1所述的多定子风力发电换气两用机控制器，特征是：所述中央处理器(4)为单片机集成电路或PWM发生器芯片，内置转差脉冲比较器程序软件，设定一个上限值n和下限值s，将传感器输入的信号脉冲，经过识别、运算、比较以后，一方面输出相应脉冲宽度的方波给MOS管的驱动电路，整形以后提供给MOS管(6)，自动控制和限定，多定子发电机(11)的转速，另一方面根据不断变化的风量推动风轮的实际现状，进行转速检测自动跟踪调速、指令多定子发电机作：电动机启动、运转换气、发电输出的自动切换控制，进行限速、电磁制动、过压、欠压、电流平衡、限流、过流、漏电、温度安全保护的各项自动控制；制造较大型的多定子风力发电换气两用机时另设与之相匹配的较大型控制柜。
5.根据权利要求1所述的多定子风力发电换气两用机控制器，特征是：所述开关元件(9)，为中央处理器(4)自动控制的若干组固体接触器或半导体开关管，开关元件(9)的输入端分别与多定子发电机的第一、第二、第三、第四定子绕组的接线端子连接，开关元件(9)的输出端(8)外接智能充电器。
6.根据权利要求1所述的多定子风力发电换气两用机控制器，特征是：所述控制器的壳体(10)为长方形铝合金散热器套件，内设有总电路板(102)，MOS管(6)固定在壳体上、两块侧板底座(101)由螺丝与壳体(10)固定，带有过渡插接件的导线(103)穿过侧板底座引出制备。
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