CN102820692A - 一种风力发电路灯蓄电池充电控制器 - Google Patents

一种风力发电路灯蓄电池充电控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力发电路灯蓄电池充电控制器，涉及蓄电池充放电技术领域。该控制器有一风速检测电路和Buck-Boost升降压电路；所述的风速检测电路用于检测检测风机两相输入间的正弦波频率得到风机转速；Buck-Boost升降压电路的输出接蓄电池组；微风条件下，Buck-Boost升降压电路中的Boost升压电路在工作；强风条件下，Buck-Boost升降压电路中的Buck降压电路在工作。优点：在整流电压低于蓄电池组电压时，使变换器工作在升压状态，在整流电压高于蓄电池组电压时，使变换器工作在降压状态，这样既有利于微风发电，又可以提高强风条件下的风能利用率，提高蓄电池的使用效率和延长蓄电池的寿命。

Description

一种风力发电路灯蓄电池充电控制器
技术领域
本发明涉及蓄电池充放电技术领域，具体是一种风力发电路灯蓄电池充电控制器。
背景技术
能源是人类生产、生活必备的要素之一，随着煤炭、石油、天然气等不可再生能源的减少，无污染新能源的开发和有效利用成了一个急需解决的问题。风能作为一种清洁、安全、可再生的新型绿色能源，而且风力发电是新能源开发中技术较成熟、生产成本较低，不会产生污染，因此风力发电已逐渐得到世界各国的重视，其中风力发电路灯是风能利用的重要形式之一。由于我国的风力资源分布不是很均匀，有不少都是低于5m/s的微风，这对于大型风力发电设备没有很大的利用价值，但对于风力发电路灯这样的小功率系统，微风充电的研究更具有现实意义。
由于风速具有不稳定性，往往不是时时有风，有风也会往往是忽大忽小，使发电机转速变化很大，发电机输出电压变化很大，当整流电压低于蓄电池组电压时就不能进行充电，所以在微风条件下不能发电；而随着风速的增加，整流电压高于蓄电池组电压，造成风能利用效率很低。这对于风力发电路灯蓄电池充电的影响很大。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种风力发电路灯蓄电池充电控制器，提高蓄电池的使用效率和延长蓄电池的寿命。
本发明是以如下技术方案实现的：一种风力发电路灯蓄电池充电控制器，包括风速检测电路和Buck-Boost升降压电路；所述的风速检测电路用于检测检测风机两相输入间的正弦波频率得到风机转速；Buck-Boost升降压电路的输出接蓄电池组；微风条件下，Buck-Boost升降压电路中的Boost升压电路在工作；强风条件下，Buck-Boost升降压电路中的Buck降压电路在工作。
本发明的有益效果是：在整流电压低于蓄电池组电压时，使变换器工作在升压状态，在整流电压高于蓄电池组电压时，使变换器工作在降压状态，这样既有利于微风发电，又可以提高强风条件下的风能利用率，可以提高蓄电池的使用效率和延长蓄电池的寿命。
附图说明
   下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明电路图。
具体实施方式
如图1所示，一种风力发电路灯蓄电池充电控制器由风速检测电路和Buck-Boost升降压电路组成， Buck-Boost升降压电路的输出接蓄电池组，微风条件下，Buck-Boost升降压电路中的Boost升压电路在工作；强风条件下，Buck-Boost升降压电路中的Buck降压电路在工作。Buck-Boost升降压电路在微风条件下可以使充电控制器工作在升压状态，而在强风条件下又可以工作在状态，提高风能利用效率。
所述的风速检测电路由单片机AT89S51、光电耦合器TLP521-1、三极管Q3,Q4、电容C4,C5、电感L3、二极管D6和电阻R5,R6,R7,R8, R9, R10, R11组成；其中电阻R5接在单片机AT89S51的14脚和三极管Q4的c极之间，电阻R6接在+5V和三极管Q4的c极之间，电阻R7接在+5V和三极管Q4的b极之间，三极管Q3的c极接三极管Q4的b极，三极管Q3的e极接三极管Q4的e极，电阻R8与电容C4并联后接在三极管Q3的b极和e极之间，电阻R9接在三极管Q3的b极和光电耦合器TLP521-1的3脚之间，电阻R10接在+5V和光电耦合器TLP521-1的4脚之间，二极管D6与电容C5并联在光电耦合器TLP521-1的1脚和2脚之间，电感L3和电阻R11串联后接在光电耦合器TLP521-1的1脚和风机输入V相之间，风机输入W相接光电耦合器TLP521-1的2脚。
所述的Buck-Boost升降压电路包括Buck-Boost组合电路和Buck-Boost驱动电路。
Buck-Boost组合电路由电容C1,C2、电感L1, L2、二极管D1,D2、开关管Q1,Q2和蓄电池组成；其中电容C1接在开关管Q1的c极和地之间，二极管D1负极接在开关管Q1的e极，正极接地，电感L1接在开关管Q1的e极和二极管D2正极之间，开关管Q2的c极接二极管D2正极，e极接地，电容C2与电感L2串联后接在二极管D2负极和地之间，蓄电池接在二极管D2负极和地之间。
Buck-Boost驱动电路由功率开关管驱动芯片IR2101、电容C3、二极管D3,D4,D5和电阻R1,R2,R3,R4组成；其中电容C3接在功率开关管驱动芯片IR2101的8脚和6脚之间，电阻R1接在功率开关管驱动芯片IR2101的2脚和单片机AT89S51的39脚之间，电阻R2接在功率开关管驱动芯片IR2101的3脚和单片机AT89S51的38脚之间，二极管D3与电阻R3并联后接在功率开关管驱动芯片IR2101的7脚和开关管Q1的g极之间，二极管D4与电阻R4并联后接在功率开关管驱动芯片IR2101的5脚和开关管Q2的g极之间，二极管D5接在功率开关管驱动芯片IR2101的1脚和8脚之间。
 工作过程：风速检测采用检测风机两相输入间的正弦波频率，由后续的波形整形电路可以得到方波信号，由于风机转速和方波信号间存在正比关系。将整形后的波形输入单片机AT89S51的定时/计数口，通过测频法得到风机转速。
当被测风速低于5m/s，即为微风时，通过单片机AT89S51的控制，单片机的P0.1输出高电平，功率开关管驱动芯片IR2101的HO端(5脚)输出高电平，通过IR2101的电容自举功能，控制Q2导通；单片机的P0.0输出低电平，此时由于IR2101的LO端(7脚)输出为低电平，因此Q1处于关断状态，此时只有Boost升压电路在工作，整流电压升高至蓄电池组电压，给蓄电池充电。
当被测风速处于强风时，通过单片机AT89S51的控制，单片机的P0.0输出高电平，功率开关管驱动芯片IR2101的LO端(7脚)输出高电平，通过IR2101的电容自举功能，控制Q1导通；单片机的P0.1输出低电平，此时由于IR2101的HO端(5脚)输出为低电平，因此Q2处于关断状态，此时只有Buck降压电路在工作，整流电压降低至蓄电池组电压，给蓄电池充电。

Claims (3)

1.一种风力发电路灯蓄电池充电控制器，其特征在于：包括风速检测电路和Buck-Boost升降压电路；所述的风速检测电路用于检测检测风机两相输入间的正弦波频率得到风机转速；Buck-Boost升降压电路的输出接蓄电池组，微风条件下，Buck-Boost升降压电路中的Boost升压电路在工作；强风条件下，Buck-Boost升降压电路中的Buck降压电路在工作。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电路灯蓄电池充电控制器，其特征在于：所述的风速检测电路由单片机AT89S51、光电耦合器TLP521-1、三极管Q3,Q4、电容C4,C5、电感L3、二极管D6和电阻R5,R6,R7,R8, R9, R10, R11组成；其中电阻R5接在单片机AT89S51的14脚和三极管Q4的c极之间，电阻R6接在+5V和三极管Q4的c极之间，电阻R7接在+5V和三极管Q4的b极之间，三极管Q3的c极接三极管Q4的b极，三极管Q3的e极接三极管Q4的e极，电阻R8与电容C4并联后接在三极管Q3的b极和e极之间，电阻R9接在三极管Q3的b极和光电耦合器TLP521-1的3脚之间，电阻R10接在+5V和光电耦合器TLP521-1的4脚之间，二极管D6与电容C5并联在光电耦合器TLP521-1的1脚和2脚之间，电感L3和电阻R11串联后接在光电耦合器TLP521-1的1脚和风机输入V相之间，风机输入W相接光电耦合器TLP521-1的2脚。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电路灯蓄电池充电控制器，其特征在于：所述的Buck-Boost升降压电路包括Buck-Boost组合电路和Buck-Boost驱动电路；所述的Buck-Boost组合电路由电容C1,C2、电感L1, L2、二极管D1,D2、开关管Q1,Q2和蓄电池组成；其中电容C1接在开关管Q1的c极和地之间，二极管D1负极接在开关管Q1的e极，正极接地，电感L1接在开关管Q1的e极和二极管D2正极之间，开关管Q2的c极接二极管D2正极，e极接地，电容C2与电感L2串联后接在二极管D2负极和地之间，蓄电池接在二极管D2负极和地之间；所述的Buck-Boost驱动电路由功率开关管驱动芯片IR2101、电容C3、二极管D3,D4,D5和电阻R1,R2,R3,R4组成；其中电容C3接在功率开关管驱动芯片IR2101的8脚和6脚之间，电阻R1接在功率开关管驱动芯片IR2101的2脚和单片机AT89S51的39脚之间，电阻R2接在功率开关管驱动芯片IR2101的3脚和单片机AT89S51的38脚之间，二极管D3与电阻R3并联后接在功率开关管驱动芯片IR2101的7脚和开关管Q1的g极之间，二极管D4与电阻R4并联后接在功率开关管驱动芯片IR2101的5脚和开关管Q2的g极之间，二极管D5接在功率开关管驱动芯片IR2101的1脚和8脚之间。
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