CN106787064A - 风力发电变桨系统充电控制电路 - Google Patents

风力发电变桨系统充电控制电路 Download PDF

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肖庆恩
陆卫丽
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    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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    • H02J7/1469—Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field
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Abstract

本发明揭示了一种风力发电变桨系统充电控制电路，包括一路充电电流控制电路和一路充电电压及温度补偿控制电路，所述充电电流控制电路和充电电压及温度补偿控制电路均连接到光耦的原边，所述光耦的副边连接到控制芯片，所述控制芯片连接到双管正正激电路并控制所述双管正激电路的输出。本发明设计精巧，结构合理，通过一个控制电路实现了变桨系统充电器充电电压、充电电流和温度补偿三个控制信号的工作，电路结构简单，充电电压和充电电流分开控制，并解决传统充电器充电电压和温度补偿控制耦合严重、控制复杂问题。

Description

风力发电变桨系统充电控制电路
技术领域
本发明涉及充电控制电路，尤其涉及风力发电变桨系统充电控制电路。
背景技术
风电变桨充电器有很多采用反激电路拓扑作为功能电路，随着充电器功率变大，越来越多的充电器主电路采用双管正激电路拓扑。
这种双管正激电路若采用纯模拟电路控制，会导致控制电路复杂，且输出不能灵活控制；同时，风电变桨充电器需具备输出电压、输出电流可控，具备温度补偿功能，由于温度补偿系数受输出电压影响，二者实际应用中相互耦合，导致控制更加复杂。
目前国内的风电变桨应用中，还没有一种电路能简洁灵活综合上述三种输出控制功能，因此有必要发明一种专门针对变桨充电器应用工况的控制电路，达到上述控制功能，并能方便灵活修改参数。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种风力发电变桨系统充电控制电路。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：
风力发电变桨系统充电控制电路，包括一路充电电流控制电路和一路充电电压及温度补偿控制电路，所述充电电流控制电路和充电电压及温度补偿控制电路均连接到光耦的原边，所述光耦的副边连接到控制芯片，所述控制芯片连接到双管正正激电路并控制所述双管正激电路的输出。
优选的，所述的风力发电变桨系统充电控制电路，其中：所述充电电流控制电路包括第一比较器，所述第一比较器的正向输入引脚通过第一电阻、第二电阻连接电流控制信号端，所述第一比较器的反向输入引脚通过第三电阻连接实际充电电流信号端，所述第一比较器的输出引脚通过串联的二极管及电阻连接到光耦的原边；所述第一比较器的输出引脚和反向输入引脚之间还设置第一电容以及与其并联的第二电容、第四电阻。
优选的，所述的风力发电变桨系统充电控制电路，其中：所述充电电压及温度补偿控制电路包括第二比较器，所述第二比较器的正向输入引脚通过第五电阻、第六电阻接充电电压控制信号端，所述第二比较器的反向输入引脚接实际充电电压信号端、温度补偿信号端以及通过并联的第七电阻、第三电容接数字地端；所述第二比较器的输出引脚通过串联的第二二极管、第九电阻连接到光耦的原边，所述第二比较器的输出引脚和反向输入引脚之间还设置第四电容以及与其并联的第五电容、第八电阻。
优选的，所述的风力发电变桨系统充电控制电路，其中：还包括与所述第一比较器及第二比较器的输出引脚接在一起的一键封锁信号端。
本发明技术方案的优点主要体现在：
本专利设计精巧，结构合理，通过一个控制电路实现了变桨系统充电器充电电压、充电电流和温度补偿三个控制信号的工作，电路结构简单，充电电压和充电电流分开控制，并解决传统充电器充电电压和温度补偿控制耦合严重、控制复杂问题。
由于采用数字信号芯片处理数据，本专利能简单方便、快捷地修改三个控制参数，实现变桨系统充电器的数字控制，并且解决了模拟电路控制双管正激电路导致的电路结构复杂的问题。
通过增加SEC_STOP信号处理，起到一键封锁的作用，能够在紧急情况下关断光耦，切断充电输出。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的电路示意图。
具体实施方式
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
本发明揭示风力发电变桨系统充电控制电路，如附图1所示，包括一路充电电流控制电路10和一路充电电压及温度补偿控制电路20，所述充电电流控制电路10和充电电压及温度补偿控制电路20均连接到光耦H1-A的原边，所述光耦H1-A的副边连接到控制芯片UC2845，所述控制芯片UC2845连接到双管正正激电路30并控制所述双管正激电路30的输出。
详细的，如附图2所示，所述充电电流控制电路10包括第一比较器U10-A，所述第一比较器U10-A的正向输入引脚(3脚)通过串联的第一电阻R145、第二电阻R152连接电流控制信号端A01，所述第一比较器U10-A的反向输入引脚(2脚)通过第三电阻R149连接实际充电电流信号端CURRENT_1，所述第一比较器U10-A的输出引脚(1脚)通过串联的二极管D24及电阻R125连接到光耦H1-A的原边，具体的，连接到所述光耦H1-A中发光二极管的阴极；所述第一比较器U10-A的输出引脚和反向输入引脚之间还设置第一电容C81以及与其并联的第二电容C75、第四电阻R148。
如附图2所示，所述充电电压及温度补偿控制电路20包括第二比较器U3-A，所述第二比较器U3-A的正向输入引脚(3脚)通过串联的第五电阻R73、第六电阻R5接充电电压控制信号端AO2，所述第二比较器U3-A的反向输入引脚(2脚)通过串联的电阻R77、R17、R3接实际充电电压信号端VOLT，在电阻R77及实际充电电压信号端VOLT之间还设置与电阻R17、R3并联设置有串联的电阻R24及电容C19；所述第二比较器U3-A的反向输入引脚(2脚)还连接温度补偿信号端TEMP以及通过并联的第七电阻R69、第三电容C24接数字地端；所述第二比较器U3-A的输出引脚(1脚)通过串联的第二二极管D49、第九电阻R125连接到光耦H1-A的原边，具体的连接到光耦H1-A中发光二极管的阴极，所述第二比较器U3-A的输出引脚和反向输入引脚之间还设置第四电容C81以及与其并联的第五电容C75、第八电阻R148。
所述光耦H1-A中的发光二极管的阳极接12V电源端以及与电容C32的一端，所述电容C32的另一端接地；并且，所述发光二极管的阳极和阴极之间还连接有电阻R32。
本专利的风力发电变桨系统充电控制电路工作时，其过程如下：
如附图1所示，所述第二比较器U3-A的正向输入引脚3接到所述充电电压控制信号端AO2输入的充电电压控制信号，所述第二比较器U3-A反向输入引脚2接到实际充电电压信号端VOLT输入的实际充电电压信号，同时温度补偿信号端TEMP输入的温度补偿信号也接到实际充电电压信号端；当所述第二比较器U3-A的正向输入引脚3的电压V3大于负向输入引脚2的电压V2时，所述第二比较器U3-A的输出引脚1输出高电平，反之则输出低电平。
所述第二比较器U3-A输出的高低电平控制光耦H1-A的导通和关断，具体的，当所述第二比较器U3-A输出高电平时，所述光耦H1-A关断，当所述第二比较器U3-A输出低电平时，所述光耦H1-A导通，所述光耦H1-A的导通和关断控制所述控制芯片UC2845，进而由所述控制芯片UC2845控制所述双管正激电路30的输出。
详细的，根据所述控制芯片UC2845的控制原理特性，所述控制芯片UC2845的1脚是误差放大器输出端与所述光耦H1-A副边相连，所述控制芯片UC2845的2脚是反馈电压输入端，接地，其与控制芯片UC2845的内部基准电压进行比较，二者共同控制产生误差控制电压；所述控制芯片UC2845的6脚是推挽输出端，连接双管正激电路的开关管控制信号。
当所述光耦H1-A导通时，所述控制芯片UC2845的1脚与2脚相通，即1脚接地，所述误差控制电压趋近于0，根据UC2845的原理，6脚输出占空比变大，当6脚占空比越大，所述双管正极电路中的开关管的导通时间越长，双管正激电路输出电压越大；反之，如果所述光耦H1-A关断，所述控制芯片UC2845的1脚与2脚断开，所述误差控制电压变大，6脚输出脉冲变窄，6脚输出的占空比变小，所述双管正极电路中的开关管的导通时间变短，输出电压变小。
所述第一比较器U10-A的控制原理与所述第二比较器U3-A控制原理相同，在此不再赘述。
所述温度补偿信号端TEMP输入的温度补偿信号是针对环境温度高于某设定温度时，需降低充电器输出电压；低于某设定温度时，需加大充电器输出电压，温度补偿信号通过电流方向和大小的变化控制实际充电电压的变化，其通过控制所述实际充电电压信号端VOLT流向TP22点的电流大小补偿实际充电电压，从而完成充电器快速、准确、安全地充电，其控制原理如下：
由所述第二比较器U3-A的工作原理可知，当所述第二比较器U3-A的正向输入引脚3的电压V3不变时，负向输入引脚2的电压V2也不变，即图1中A点电压不变，于是电流I3大小及方向不变；当温度补偿控制信号电压，即图1中B点电压VB低于A点电压VA时，电流I2方向由A流向B；因此，为维持电流I3不变，电流I1必须增大，从而实际充电电压，即C点电压变大，此处，实际充电电压，即C点电压变大仅仅是由温度补偿控制信号起微调作用，其控制的过程是保证A点电压不变，由运算放大器的原理可知，A点电压不变即表示第二比较器U3-A的正向输入引脚3的电压V3不变，也就是说温度补偿的基本原理是：所述第二比较器U3-A的负向输入引脚2的电压V2与正向输入引脚3的电压V3保持不变；反之，当B点电压VB大于A点电压VA时，可推得实际充电电压信号变小，由此实现温度补偿控制。
上述描述中，充电电压控制信号，温度补偿控制信号，充电电流控制信号均可以由数字信号处理芯片实现数字控制，从而简洁、灵活且方便实现变桨系统充电器的输出。
进一步，所述风力发电变桨系统充电控制电路，还包括与所述第一比较器U10-A及第二比较器U3-A的输出引脚接在一起的一键封锁信号端SEC_STOP，一键封锁信号端SEC_STOP与测试点TP23连接。
通过增加SEC_STOP信号处理，起到一键封锁的作用，当需要切断光耦H1-A输出时，直接置一键封锁信号端为高电平，使所述光耦H1-A的原边封锁，副边无输出，从而切断充电器充电输出，用于紧急情况保护。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.风力发电变桨系统充电控制电路，其特征在于：包括一路充电电流控制电路(10)和一路充电电压及温度补偿控制电路(20)，所述充电电流控制电路(10)和充电电压及温度补偿控制电路(20)均连接到光耦(H1-A)的原边，所述光耦(H1-A)的副边连接到控制芯片(UC2845)，所述控制芯片(UC2845)连接到双管正正激电路(30)并控制所述双管正激电路(30)的输出。
2.根据权利要求1所述的风力发电变桨系统充电控制电路，其特征在于：所述充电电流控制电路(10)包括第一比较器(U10-A)，所述第一比较器(U10-A)的正向输入引脚通过第一电阻(R145)、第二电阻(R152)连接电流控制信号端(A01)，所述第一比较器(U10-A)的反向输入引脚通过第三电阻(R149)连接实际充电电流信号端(CURRENT_1)，所述第一比较器(U10-A)的输出引脚通过串联的二极管(D24)及电阻(R125)连接到光耦(H1-A)的原边；所述第一比较器(U10-A)的输出引脚和反向输入引脚之间还设置第一电容(C81)以及与其并联的第二电容(C75)、第四电阻(R148)。
3.根据权利要求1所述的风力发电变桨系统充电控制电路，其特征在于：所述充电电压及温度补偿控制电路(20)包括第二比较器(U3-A)，所述第二比较器(U3-A)的正向输入引脚通过第五电阻(R73)、第六电阻(R5)接充电电压控制信号端(AO2)，所述第二比较器(U3-A)的反向输入引脚接实际充电电压信号端(VOLT)、温度补偿信号端(TEMP)以及通过并联的第七电阻(R69)、第三电容(C24)接数字地端；所述第二比较器(U3-A)的输出引脚通过串联的第二二极管(D49)、第九电阻(R125)连接到光耦(H1-A)的原边，所述第二比较器(U3-A)的输出引脚和反向输入引脚之间还设置第四电容(C81)以及与其并联的第五电容(C75)、第八电阻(R148)。
4.根据权利要求1所述风力发电变桨系统充电控制电路，其特征在于：还包括与所述第一比较器(U10-A)及第二比较器(U3-A)的输出引脚接在一起的一键封锁信号端(SEC_STOP)。
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