CN205638792U - 多级保护小型风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了多级保护小型风力发电机，包括风力发电机，输入端与风力发电机相连接的控制器，连接在控制器上的卸荷负载和蓄电池，以及通过逆变器与控制器相连接的负载，在风力发电机与控制器之间还设置有保护电路板，在保护电路板上设置有保护电路，该保护电路的输入端与风力发电机的输出端相连接，保护电路的输出端与控制器的输入端相连接，在控制器与卸荷负载之间还设置有信号触发电路，该信号触发电路的信号输入端和电源输入端均与控制器相连接、其电源输出端与卸荷负载相连接。本实用新型提供一种多级保护小型风力发电机，避免发电机输出电压过高对蓄电池与后续的负载造成冲击，更好的保护了各个部件的正常使用，增加了设备的使用寿命。

Description

多级保护小型风力发电机

技术领域

本实用新型涉及节能环保发电领域，具体是指一种多级保护小型风力发电机。

背景技术

小型风力发电机的转速与风速成正比，风速越高转速越快，而且风力发电机的输出电压是与风力发电机的转速成正比的，转速越快，则电压越高。

由于常规的小型风力发电机的转速不能及时准确的控制，造成风力发电机输出电压变化幅度很大，有时会远远超出允许的电压范围。

例如：输出充电电压额定值为42V(DC)，蓄电池组电压为36V(DC)的500W的小型风力发电机的额定转速为400r/min。

但在实际运行中，由于风速增速快于风轮偏侧调速，所以在调速过程中，发电机转速瞬时值可达到600r/min以上，甚至达到700r/min，远高于额定转速400r/min。

因此，造成发电机输出电压超出50V(DC)，瞬时可达80V(DC)。如果蓄电池脱离系统，如虚接或蓄电池失效，空载电压一般都在80V(DC)以上，瞬时值可达到150V(DC)。

这时系统中的控制器、逆变器均会因输入电压超压而损坏。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述问题，提供一种多级保护小型风力发电机，避免发电机输出电压过高对蓄电池与后续的负载造成冲击，更好的保护了各个部件的正常使用，增加了设备的使用寿命。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

多级保护小型风力发电机，包括风力发电机，输入端与风力发电机相连接的控制器，连接在控制器上的卸荷负载和蓄电池，以及通过逆变器与控制器相连接的负载，在风力发电机与控制器之间还设置有保护电路板，在保护电路板上设置有保护电路，该保护电路的输入端与风力发电机的输出端相连接，保护电路的输出端与控制器的输入端相连接，在控制器与卸荷负载之间还设置有信号触发电路，该信号触发电路的信号输入端和电源输入端均与控制器相连接、其电源输出端与卸荷负载相连接。

作为优选，所述卸荷负载为直流负载，且直接与控制器的输出端相连接，与逆变器相连接的负载为交流负载，负载通过逆变器与控制器的输出端相连接。

进一步的，保护电路由三极管VT1，三极管VT2，MOS管Q1，运算放大器P1，运算放大器P2，正极与MOS管Q1的漏极相连接、负极与三极管VT1的基极相连接的电容C1，一端与电容C1的正极相连接、另一端与三极管VT1的集电极相连接的电阻R1，串接在三极管VT1的基极与集电极之间的滑动变阻器RP1，正极与电容C1的负极相连接、负极与三极管VT2的集电极相连接的电容C2，与电容C2并联设置的电阻R2，与电容C2并联设置的电阻R3，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端同时与MOS管Q1的栅极和三极管VT2的发射极相连接的电阻R4，一端与三极管VT1的基极相连接、另一端与三极管VT2的发射极相连接的电阻R5，N极与MOS管Q1的漏极相连接、P极与三极管VT2的基极相连接的二极管D1，N极与MOS管Q1的栅极相连接、P极与三极管VT2的基极相连接的稳压二极管D2，一端与三极管VT2的基极相连接、另一端与运算放大器P2的正输入端相连接的电阻R6，正极与MOS管Q1的源极相连接、负极与运算放大器P2的正输入端相连接的电容C3，与电容C3并联设置的电阻R7，一端与运算放大器P1的负输入端相连接、另一端与运算放大器P2的负输入端相连接的电阻R8，一端与运算放大器P1的负输入端相连接、另一端与运算放大器P1的输出端相连接的电阻R9，正极与运算放大器P1的负电源端相连接、负极与运算放大器P2的负输入端相连接的电容C4，正极与运算放大器P1的正电源端相连接、负极与运算放大器P2的负输入端相连接的电容C5，一端与运算放大器P1的输出端相连接、另一端经电阻R11后与电容C5的负极相连接的电阻R10，以及一端与运算放大器P2的输出端相连接、另一地与电容C5的负极相连接的电阻R12组成；其中，三极管VT2的集电极与运算放大器P2的负输入端相连接，电容C3的正极与运算放大器P1的正输入端相连接，运算放大器P1的正电源端上接+12V电源，运算放大器P1的负电源端上接-12V电源，电容C5的负极接地，电容C1的正极与电容C2的负极组成该保护电路的输入端，电阻R11的两端作为该保护电路的输出端。

再进一步的，信号触发电路由三极管VT3，三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，时基集成电路U1，一端经电阻R13后与三极管VT3的集电极相连接、另一端经电阻R14后与三极管VT4的发射极相连接、滑动端与三极管VT3的基极相连接的滑动变阻器RP2，正极与时基集成电路U1的管脚5相连接、负极与时基集成电路U1的管脚1相连接的电容C6，P极与时基集成电路U1的管脚3相连接、N极与电容C6的负极相连接的二极管D4，N极经电阻R15后同时与时基集成电路U1的管脚4和管脚8相连接、P极与三极管VT5的集电极相连接的二极管D3，一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端与二极管D4的N极相连接的电阻R16，以及一端与三极管VT6的集电极相连接、另一端与二极管D3的N极相连接的继电器K组成；其中，三极管VT3的发射极与三极管VT4的基极相连接，三极管VT3的集电极同时与三极管VT4的集电极、时基集成电路U1的管脚2和管脚6相连接，时基集成电路U1的管脚1与电阻R14和滑动变阻器RP2的连接点相连接，时基集成电路U1的管脚4与电阻R13和滑动变阻器RP2的连接点相连接，三极管VT5的基极与时基集成电路U1的管脚3相连接，三极管VT5的集电极与三极管VT6的基极相连接，三极管VT6的发射极与二极管D4的N极相连接，时基集成电路U1的型号为NE555，时基集成电路U1的管脚8作为该信号触发电路的信号输入端，二极管D3的N极与二极管D4的N极组成该信号触发电路的电源输入端，二极管D3的N极经继电器K的敞开触角K-1后与二极管D4的N极组成该信号触发电路的电源输出端。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型在控制器与风力发电机之间设置保护电路，可以很好的对风力发电机的输出电压进行缓冲，避免了波动过高的电压对后续设备的冲击，更好的保护了后续设备的正常使用，提高了各个设备的使用寿命。

(2)本实用新型在控制器与卸荷负载之间设置信号触发电路，提高了控制器控制卸荷负载运行的准确性，降低了供电时对卸荷负载的冲击，提高了卸荷负载的使用寿命。

(3)本实用新型设置有直流负载，该直流负载的作用是用于保护蓄电池充电的安全性，避免蓄电池因为过充而被损坏，更好的提高了蓄电池的使用寿命。

(4)本实用新型设置有负载，该负载可以利用风力发电机发出的电能或者蓄电池中蓄积的电能进行工作，进而降低了企业的运行成本，提高了能源的利用率。

(5)本实用新型结构简单，安装方便，适合广泛推广。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型保护电路的电路图。

图3为本实用新型信号触发电路的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，多级保护小型风力发电机，包括风力发电机，输入端与风力发电机相连接的控制器，连接在控制器上的卸荷负载和蓄电池，以及通过逆变器与控制器相连接的负载，在风力发电机与控制器之间还设置有保护电路板，在保护电路板上设置有保护电路，该保护电路的输入端与风力发电机的输出端相连接，保护电路的输出端与控制器的输入端相连接，在控制器与卸荷负载之间还设置有信号触发电路，该信号触发电路的信号输入端和电源输入端均与控制器相连接、其电源输出端与卸荷负载相连接。其中控制器选用发电机控制器，很好的降低了风力发电机的控制难度，简化了控制线路。

使用时，风力发电机在风能的驱使下进行发电，其发出的电能通过保护电路导入控制器，控制器又根据电压情况、蓄电池充电情况以及负载的运行情况来判断电能的去向，在负载能够正常运行的前提下，多余的电量将会对蓄电池进行充电，而当供电电量不足以使得负载正常运行时，蓄电池中的电量也将会辅助支持负载的运行，而当电量过高，甚至高于负载与蓄电池所需的电量时控制器将会将多余的电量直接输出至卸荷负载，从而使得卸荷负载运行消耗电量，避免蓄电池过充损坏，更好的提高了蓄电池的使用寿命。

所述卸荷负载为直流负载，且直接与控制器的输出端相连接，与逆变器相连接的负载为交流负载，负载通过逆变器与控制器的输出端相连接。其中直流负载可以选用电阻丝、直流电机等直流负载，而负载选用交流电机、照明灯等交流负载。直流负载的作用是用于保护蓄电池，避免蓄电池因为过充而被损坏，更好的保护了蓄电池使用的安全性。交流负载可以利用风力发电机发出的电能或者蓄电池中蓄积的电能进行工作，进而降低了企业的运行成本，提高了能源的利用率。

如图2所示，所述保护电路由三极管VT1，三极管VT2，MOS管Q1，运算放大器P1，运算放大器P2，二极管D1，稳压二极管D2，滑动变阻器RP1，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电容C5，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，以及电阻R13组成。

连接时，电容C1的正极与MOS管Q1的漏极相连接、负极与三极管VT1的基极相连接，电阻R1的一端与电容C1的正极相连接、另一端与三极管VT1的集电极相连接，滑动变阻器RP1串接在三极管VT1的基极与集电极之间，电容C2的正极与电容C1的负极相连接、负极与三极管VT2的集电极相连接，电阻R2与电容C2并联设置，电阻R3与电容C2并联设置，电阻R4的一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端同时与MOS管Q1的栅极和三极管VT2的发射极相连接，电阻R5的一端与三极管VT1的基极相连接、另一端与三极管VT2的发射极相连接，二极管D1的N极与MOS管Q1的漏极相连接、P极与三极管VT2的基极相连接，稳压二极管D2的N极与MOS管Q1的栅极相连接、P极与三极管VT2的基极相连接，电阻R6的一端与三极管VT2的基极相连接、另一端与运算放大器P2的正输入端相连接，电容C3的正极与MOS管Q1的源极相连接、负极与运算放大器P2的正输入端相连接，电阻R7与电容C3并联设置，电阻R8的一端与运算放大器P1的负输入端相连接、另一端与运算放大器P2的负输入端相连接，电阻R9的一端与运算放大器P1的负输入端相连接、另一端与运算放大器P1的输出端相连接，电容C4的正极与运算放大器P1的负电源端相连接、负极与运算放大器P2的负输入端相连接，电容C5的正极与运算放大器P1的正电源端相连接、负极与运算放大器P2的负输入端相连接，电阻R10的一端与运算放大器P1的输出端相连接、另一端经电阻R11后与电容C5的负极相连接，电阻R12的一端与运算放大器P2的输出端相连接、另一地与电容C5的负极相连接。

其中，三极管VT2的集电极与运算放大器P2的负输入端相连接，电容C3的正极与运算放大器P1的正输入端相连接，运算放大器P1的正电源端上接+12V电源，运算放大器P1的负电源端上接-12V电源，电容C5的负极接地，电容C1的正极与电容C2的负极组成该保护电路的输入端，电阻R11的两端作为该保护电路的输出端。

如图3所示，信号触发电路由三极管VT3，三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，时基集成电路U1，滑动变阻器RP2，电容C6，二极管D3，二极管D4，继电器K，电阻R13，电阻R14，电阻R15，以及电阻R16组成。

连接时，滑动变阻器RP2的一端经电阻R13后与三极管VT3的集电极相连接、另一端经电阻R14后与三极管VT4的发射极相连接、滑动端与三极管VT3的基极相连接，电容C6的正极与时基集成电路U1的管脚5相连接、负极与时基集成电路U1的管脚1相连接，二极管D4的P极与时基集成电路U1的管脚3相连接、N极与电容C6的负极相连接，二极管D3的N极经电阻R15后同时与时基集成电路U1的管脚4和管脚8相连接、P极与三极管VT5的集电极相连接，电阻R16的一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端与二极管D4的N极相连接，继电器K的一端与三极管VT6的集电极相连接、另一端与二极管D3的N极相连接。

其中，三极管VT3的发射极与三极管VT4的基极相连接，三极管VT3的集电极同时与三极管VT4的集电极、时基集成电路U1的管脚2和管脚6相连接，时基集成电路U1的管脚1与电阻R14和滑动变阻器RP2的连接点相连接，时基集成电路U1的管脚4与电阻R13和滑动变阻器RP2的连接点相连接，三极管VT5的基极与时基集成电路U1的管脚3相连接，三极管VT5的集电极与三极管VT6的基极相连接，三极管VT6的发射极与二极管D4的N极相连接，时基集成电路U1的型号为NE555，时基集成电路U1的管脚8作为该信号触发电路的信号输入端，二极管D3的N极与二极管D4的N极组成该信号触发电路的电源输入端，二极管D3的N极经继电器K的敞开触角K-1后与二极管D4的N极组成该信号触发电路的电源输出端。

风力发电机由于发电量受到风扇转速的影响而导致其电压不稳定，很容易对后续的控制器以及充电或耗电设备造成损害，在控制器与风力发电机之间设置保护电路，并在控制器与卸荷负载之间设置信号触发电路，可以很好的对风力发电机的输出电压进行缓冲，避免电压波动过大而对后续设备产生的冲击，更好的保护了后续设备的正常使用。

如上所述，便可很好的实现本实用新型。

Claims (4)

1.多级保护小型风力发电机，其特征在于：包括风力发电机，输入端与风力发电机相连接的控制器，连接在控制器上的卸荷负载和蓄电池，以及通过逆变器与控制器相连接的负载，在风力发电机与控制器之间还设置有保护电路板，在保护电路板上设置有保护电路，该保护电路的输入端与风力发电机的输出端相连接，保护电路的输出端与控制器的输入端相连接，在控制器与卸荷负载之间还设置有信号触发电路，该信号触发电路的信号输入端和电源输入端均与控制器相连接、其电源输出端与卸荷负载相连接。

2.根据权利要求1所述的多级保护小型风力发电机，其特征在于：所述卸荷负载为直流负载，且直接与控制器的输出端相连接；与逆变器相连接的负载为交流负载，负载通过逆变器与控制器的输出端相连接。

3.根据权利要求2所述的多级保护小型风力发电机，其特征在于：所述保护电路由三极管VT1，三极管VT2，MOS管Q1，运算放大器P1，运算放大器P2，正极与MOS管Q1的漏极相连接、负极与三极管VT1的基极相连接的电容C1，一端与电容C1的正极相连接、另一端与三极管VT1的集电极相连接的电阻R1，串接在三极管VT1的基极与集电极之间的滑动变阻器RP1，正极与电容C1的负极相连接、负极与三极管VT2的集电极相连接的电容C2，与电容C2并联设置的电阻R2，与电容C2并联设置的电阻R3，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端同时与MOS管Q1的栅极和三极管VT2的发射极相连接的电阻R4，一端与三极管VT1的基极相连接、另一端与三极管VT2的发射极相连接的电阻R5，N极与MOS管Q1的漏极相连接、P极与三极管VT2的基极相连接的二极管D1，N极与MOS管Q1的栅极相连接、P极与三极管VT2的基极相连接的稳压二极管D2，一端与三极管VT2的基极相连接、另一端与运算放大器P2的正输入端相连接的电阻R6，正极与MOS管Q1的源极相连接、负极与运算放大器P2的正输入端相连接的电容C3，与电容C3并联设置的电阻R7，一端与运算放大器P1的负输入端相连接、另一端与运算放大器P2的负输入端相连接的电阻R8，一端与运算放大器P1的负输入端相连接、另一端与运算放大器P1的输出端相连接的电阻R9，正极与运算放大器P1的负电源端相连接、负极与运算放大器P2的负输入端相连接的电容C4，正极与运算放大器P1的正电源端相连接、负极与运算放大器P2的负输入端相连接的电容C5，一端与运算放大器P1的输出端相连接、另一端经电阻R11后与电容C5的负极相连接的电阻R10，以及一端与运算放大器P2的输出端相连接、另一地与电容C5的负极相连接的电阻R12组成；其中，三极管VT2的集电极与运算放大器P2的负输入端相连接，电容C3的正极与运算放大器P1的正输入端相连接，运算放大器P1的正电源端上接+12V电源，运算放大器P1的负电源端上接-12V电源，电容C5的负极接地，电容C1的正极与电容C2的负极组成该保护电路的输入端，电阻R11的两端作为该保护电路的输出端。

4.根据权利要求3所述的多级保护小型风力发电机，其特征在于：所述信号触发电路由三极管VT3，三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，时基集成电路U1，一端经电阻R13后与三极管VT3的集电极相连接、另一端经电阻R14后与三极管VT4的发射极相连接、滑动端与三极管VT3的基极相连接的滑动变阻器RP2，正极与时基集成电路U1的管脚5相连接、负极与时基集成电路U1的管脚1相连接的电容C6，P极与时基集成电路U1的管脚3相连接、N极与电容C6的负极相连接的二极管D4，N极经电阻R15后同时与时基集成电路U1的管脚4和管脚8相连接、P极与三极管VT5的集电极相连接的二极管D3，一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端与二极管D4的N极相连接的电阻R16，以及一端与三极管VT6的集电极相连接、另一端与二极管D3的N极相连接的继电器K组成；其中，三极管VT3的发射极与三极管VT4的基极相连接，三极管VT3的集电极同时与三极管VT4的集电极、时基集成电路U1的管脚2和管脚6相连接，时基集成电路U1的管脚1与电阻R14和滑动变阻器RP2的连接点相连接，时基集成电路U1的管脚4与电阻R13和滑动变阻器RP2的连接点相连接，三极管VT5的基极与时基集成电路U1的管脚3相连接，三极管VT5的集电极与三极管VT6的基极相连接，三极管VT6的发射极与二极管D4的N极相连接，时基集成电路U1的型号为NE555，时基集成电路U1的管脚8作为该信号触发电路的信号输入端，二极管D3的N极与二极管D4的N极组成该信号触发电路的电源输入端，二极管D3的N极经继电器K的敞开触角K-1后与二极管D4的N极组成该信号触发电路的电源输出端。