CN204597605U - 直流变频风扇系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种直流变频风扇系统，包括太阳能电池，太阳能控制器、蓄电池及直流变频风扇，太阳能控制器具有充电电路、放电电路和控制电路，直流变频风扇具有逆变电路和风机电机，充电电路接于太阳能电池与蓄电池之间，放电电路接于蓄电池与逆变电路之间，控制电路分别连接充电电路、放电电路及蓄电池，逆变电路接至风机电机，风机叶轮包括固定在转轴上的左右端板，多片叶片沿转轴的轴向分布且夹设在左右端板之间。本实用新型对直流变频风扇系统及分系统进行了改进，可以有效改善产品性能，具有环保、经济、使用方便等优点。

Description

直流变频风扇系统

技术领域

本实用新型涉及变频风扇技术，尤其涉及一种直流变频风扇系统及其分系统。

背景技术

直流变频风扇系统由太阳能电池、控制器、蓄电池、直流变频风扇等部分组成。现有直流变频风扇系统存在一定的缺陷：太阳能电池一般采用多晶硅材料，其多来源于微电子工业的头尾料，其中的金属杂质和微缺陷严重影响了太阳电池的光电转换效率；控制器防雷保护措施不力，影响系统安全性能；蓄电池的多个单体蓄电池之间的容量和自放电不可避免的存在不一致的情形，影响蓄电池寿命；直流变频风扇逆变电路结构复杂，变频效果不够理想；风机叶片为整齐而齐平的形状，当风机正常运转时，气流流经叶片后缘时会产生漩涡，不但会影响风机的效率，而且会产生振动和噪声；等等。鉴于现有直流变频风扇系统设计上存在的不足，因而有必要予以改进。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型实施例的目的在于对直流变频风扇系统或分系统进行改进，以便至少在某一方面提升产品的性能。

为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种直流变频风扇系统，包括太阳能电池，太阳能控制器、蓄电池及直流变频风扇，太阳能控制器具有充电电路、放电电路和控制电路，直流变频风扇具有逆变电路和风机电机，充电电路接于太阳能电池与蓄电池之间，放电电路接于蓄电池与逆变电路之间，控制电路分别连接充电电路、放电电路及蓄电池，逆变电路接至风机电机，风机叶轮包括固定在转轴上的左右端板，多片叶片沿转轴的轴向分布且夹设在左右端板之间。

与现有技术相比，本实用新型实施例对直流变频风扇系统或分系统进行了改进，可以有效改善产品性能，具有环保、经济、使用方便等优点：(1)采用薄膜太阳能电池，轻质、高效、高比功率且耗材少；(2)控制器可以有效防雷，提高系统安全性能；(3)蓄电池进行充电的同时又可以保证蓄电池的活性，避免了蓄电池发生沉积，从而较大程度的延长了蓄电池的寿命；(4)直流变频风扇逆变电路通过PWM信号控制功率管，结构简单，性能较好；(5)改善叶片结构，气流流经叶片后缘时产生的漩涡打碎，从而有效地减少流阻，减少振动和噪声，提高风机效率。

附图说明

图1是本实用新型直流变频风扇系统的原理框图；

图2是本实用新型薄膜太阳能电池的结构示意图；

图3是本实用新型控制器的电路原理框图；

图4是本实用新型蓄电池的电路原理框图；

图5为本实用新型逆变电路的电路原理框图；

图6a是本实用新型风机叶轮结构的左视图；

图6b是本实用新型风机叶轮结构的前视图；

图7a是本实用新型实施例一风机叶片的左视图；

图7b是本实用新型实施例一风机叶片的A向视图；

图8a是本实用新型实施例二风机叶片的左视图；

图8b是本实用新型实施例二风机叶片的B向视图。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型实施例的技术原理及工作过程，以下结合附图及具体实施例来进一步对本实用新型进行详细描述。

参见图1，示出本实用新型直流变频风扇系统的原理框图。该直流变频风扇系统(以下简称系统)包括薄膜太阳能电池100、太阳能控制器200、蓄电池300、直流变频风扇400，太阳能电池100优选为薄膜太阳能电池，太阳能控制器200具有充电电路210、放电电路230和控制电路220，直流变频风扇400具有逆变电路410及风机电机420，充电电路210接于太阳能电池100与蓄电池300之间，放电电路230接于蓄电池300与逆变电路410之间，控制电路220分别连接充电电路210、放电电路220及蓄电池300，逆变电路410接至风机电机420。

图1中，薄膜太阳能电池100本系统的核心部分，其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动直流变频风扇400工作。太阳能控制器200的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。蓄电池300的作用是在有光照时将太阳能电池所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。直流变频风扇400作为交流负载，可以方便地调速。

本实施例包括但不仅限于以下特点：(1)采用薄膜太阳能电池100，有助于轻质、高效、高比功率且耗材少；(2)控制器200可以有效防雷，提高系统安全性能；(3)蓄电池300在不损失太阳能转换能量的前提下，提高了蓄电池组的充电效率及太阳能电源的实际使用效率，延长了蓄电池组的使用寿命；(4)直流变频风扇逆变电路通过PWM信号控制功率管，结构简单，性能较好；(5)改善叶片结构，气流流经叶片后缘时产生的漩涡打碎，从而有效地减少流阻，减少振动和噪声，提高风机效率。以下进一步针对各部分进行说明。

参见图2，示出本实用新型薄膜太阳能电池的结构示意图。该薄膜太阳能电池100包括第一导电玻璃基底110、沉积吸收层120、缓冲层130、导电银胶140和第二导电玻璃基底150，其中：第一导电玻璃基底110、沉积吸收层120、缓冲层130、导电银胶140和第二导电玻璃基底150由上至下依次设置；第一导电玻璃基底110和第二导电玻璃基底150上引出电极(图未示出)，一般是第一导电玻璃基底110上面引出正电极，第二导电玻璃基底150上面引出负电极。

图2中，上述各层的规格可为：第一导电玻璃基底110、第二导电玻璃基底150的长度为40mm，宽度为15mm，厚度为3mm；沉积吸收层120为半导体纳米材料制成，长度为30mm，宽度为15mm，厚度为2×10^-3mm；缓冲层130为In₂S₃材料制成，长度为25mm，宽度为15mm，厚度为4×10^-3mm；导电银胶140的长度为20mm，宽度为15mm，厚度为2×10^-3mm。如此设置，材料消耗少，制造能耗低，且在提高电池的电压等性能方面具有优异效果。

参见图3，示出本实用新型控制器的电路原理框图。该控制器200包括充电电路210、放电电路230、控制电路220及防雷电路240，充电电路210、放电电路230和蓄电池300并联，防雷电路240和蓄电池300串联。由于增加了防雷电路240，流过蓄电池300的雷击电流大为减小。

本实施例中的防雷电路240具体为防雷电感，添加该防雷电感后流过蓄电池300的雷击电流大为减小；同时，该防雷电感的感抗远大于蓄电池内阻，由此在蓄电池300两端所分残压也大为减小，这样也增强了系统的防雷能力。此外，也可于充电电路210、放电电路230分别串联防雷电感，以进一步改善防雷能力。

参见图4，示出本实用新型蓄电池的电路原理框图。该蓄电池300包括蓄电池本体310、电池管理模块320、数据总线330、辅助供电总线350以及辅助充电控制线340，其中蓄电池本体310的正极和负极分别与电池管理模块320相连接。进一步说明如下。

图4中，该电池管理模块320包括与蓄电池本体310的正极和负极分别相连接的检测控制单元321以及与蓄电池本体310的正极和负极分别相连接的辅助充电单元322，检测控制单元201与辅助充电单元202相连接；数据总线330与检测控制单元321相连接；辅助供电总线350与辅助充电单元322相连接；辅助充电控制线340与检测控制单元321的输出端相连接；检测控制单元321，用于实时检测蓄电池本体310的运行状态，当蓄电池本体310的实时电压小于阈值电压时，由辅助充电单元322通过辅助供电总线350对蓄电池本体310进行充电。

本实施例中，检测控制单元321可以检测蓄电池本体310的状态，并在辅助充电单元322的协调作用下对该蓄电池本体310进行充放电操作，从而使得蓄电池整体都保持在理想的电压平衡状态。这样既可以使蓄电池保持活性，又可以达到电压平衡的状态，不至于出现过充或欠充的状态，由此提高了蓄电池的寿命。

参见图5，示出本实用新型直流变频风扇的逆变电路。该逆变电路410包括功率管驱动芯片，该功率管驱动芯片接至微处理器电路(MCU/DSP)，以便根据微处理器电路输出的脉冲宽度调制信号，驱动对应的功率管交替导通和关断。具体的，所述的逆变电路410包括六个功率管Q1～Q6，这六个功率管分成三组，每组功率管控制风机420的一相绕组。

各个功率管的具体连接方式是：功率管Q1、Q2、Q3的源极共同接直流电源的一端，功率管Q4、Q5、Q6的漏极共同接直流电源的另一端，功率管Q1的漏极和功率管Q4的源极的连接点接电机的U相端子，功率管Q2的漏极和功率管Q5的源极的连接点接电机的V相端子，功率管Q3的漏极和功率管Q6的源极连接点接风机420电机的W相端子；功率管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的栅极分别接功率管驱动芯片的一个输出端，该功率管驱动芯片的各个输入端分别受微处理器电路的输出脉冲宽度调节信号PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6中的一路控制。该六个功率管Q1～Q6的的源极和漏极之间对应接入二极管D1～D6。

开机时，微处理器根据设定的风机转速产生相应的6路脉冲宽度调制信号，即驱动信号PWM1～PWM6；通过功率管驱动芯片驱动逆变器410的6个功率管(MOSFET或IGBT)Q1～Q6；这些功率管的交替导通和关断，产生三相调制波形，输出电压可调、频率可变的三相交流电，输出到风机420电机绕组的U、V、W接线端，从而实现风机420电机的无级变频调速。

参见图6a～图6b，示出本实用新型风机叶轮结构。该风机叶轮包括左、右端板422(图中仅示出一端)和多片叶片421，其中：左、右端板422分别固定在一转轴(图未示出)上；所有叶片421，它们分别沿转轴的轴向分布且夹设在左、右端板422之间。特别地，叶片421垂直于转轴的横截面缘纵向弯成曲线状(优选为弯成圆弧状)，且叶片421厚度自叶片根部到叶片尾部逐渐缩小，有利于保持较好的气动特性和较好的结构强度。该风机叶轮改善了叶片结构，气流流经叶片后缘时产生的漩涡打碎，从而有效地减少流阻，减少振动和噪声，提高风机效率，以下进一步举例说明。

参见图7a～图7b，示出本实用新型实施例一风机叶片结构。每片叶片421的后缘4213分布有系列叶片小凹坑4211，这些小凹坑4211可为圆形、方形等。气流在旋转叶轮的作用下由叶片421的前缘进入，当气流流经叶片421的后缘时，在叶片小凹坑4211的作用下减小叶片尾部的漩涡，同时将原先的整体气流打碎，从而增加了气流的扰动；这样就将气流流过叶片后产生的大漩涡分割为小漩涡，由此减少了阻力、振动和噪声。可以理解的是，本实施例还可同时在每片叶片421的前缘4212设置若干叶片小凹坑4211，通过小凹坑结构将叶片后缘4213产生的漩涡打碎；同时，叶片小凹坑4211也可以很好地将气流流经叶片前缘时产生的漩涡。当然，也可仅在叶片421的前缘4212设置叶片小凹坑4211。

参见图8a～图8b，示出本实用新型实施例二风机叶片结构。且每片叶片421的后缘4213设置有若干叶片锯齿4214，其中叶片锯齿4214的高度与叶片4214的宽度之比为20％～35％，叶片锯齿4214的锯齿角为40°～120°；叶片锯齿4214的齿顶42142为平齿顶，叶片锯齿4214的齿槽42141为V形缺口，当然也可采用其它形状。此外，也可同时在每片叶片421的前缘4212设置有若干叶片锯齿4214；或者，也可仅在叶片421的前缘4212设置叶片锯齿4214。本实施例在叶片421上设置锯齿4214，其工作原理与前例相同，在此不再赘述。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种直流变频风扇系统，其特征在于，包括太阳能电池、太阳能控制器、蓄电池及直流变频风扇，太阳能控制器具有充电电路、放电电路和控制电路，直流变频风扇具有逆变电路和风机电机，充电电路接于太阳能电池与蓄电池之间，放电电路接于蓄电池与逆变电路之间，控制电路分别连接充电电路、放电电路及蓄电池，逆变电路接至风机电机，风机叶轮包括固定在转轴上的左右端板，多片叶片沿转轴的轴向分布且夹设在左右端板之间。

2.如权利要求1所述的直流变频风扇系统，其特征在于，逆变电路包括功率管驱动芯片及六个功率管：功率管驱动芯片接至微处理器，以便根据微处理器输出的脉冲宽度调制信号来驱动对应的功率管交替导通和关断；六个功率管分成三组，每组功率管控制风机电机的一相绕组。

3.如权利要求2所述的直流变频风扇系统，其特征在于，太阳能控制器包括防雷电路，该防雷电路和蓄电池串联。

4.如权利要求3所述的直流变频风扇系统，其特征在于，太阳能电池为薄膜太阳能电池。

5.如权利要求4所述的直流变频风扇系统，其特征在于，蓄电池包括蓄电池本体、电池管理模块、数据总线、辅助供电总线以及辅助充电控制线，其中蓄电池本体的正极和负极分别与电池管理模块相连接。