CN218293749U - 一种可降功率输出的风力发电机装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可降功率输出的风力发电机装置，包括风力发电机、蓄电池、PWM降功率输出控制装置、负载，风力发电机与蓄电池连接，PWM降功率输出控制装置包括单片机、PWM输出控制电路模块、继电器，负载的一端与蓄电池连接，另一端与继电器的公共端连接，所述继电器的常开端经PWM输出控制电路模块后接地，所述继电器的常闭端直接接地，所述单片机的继电器控制信号输出端与继电器连接用于对继电器的通断电控制，所述单片机的PWM脉冲信号输出端与PWM输出控制电路模块连接，所述单片机通过电压检测电路与蓄电池连接。本实用新型可以在蓄电池电压低于阈值时实行降功率输出，这样负载的功耗会降低，在蓄电池电压低于阈值时也可以维持较长时间的使用。

Description

一种可降功率输出的风力发电机装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种可降功率输出的风力发电机装置。

背景技术

风力发电机是一种利用风能产生电力的无污染清洁能源设备，它是利用风力吹动风力发电机的叶片旋转，带动电磁感应发电机产生电力。大自然中的风无时无刻都在变化，始终处于一种不稳定状态，风叶转速一般随着风力的大小而不断变化，也就导致发电机的转速也在不断变化，其发出的电压忽高忽低，电流也极不稳定，输出功率时大时小，平均效率较低，所以，传统的小型风力发电机提供的电源不能直接供用电器使用，更谈不上直接并网发电。目前的小型风力发电机用电时，一般先对蓄电池进行充电。

风力发电机并不是在任何风力下运行都可以的，风力发电机有额定转速(转速范围)的限制，如果风速过大，则发电机的发电效率会比较低。如果风速进一步提高，则可能会超过风力发电机的极限转速，导致飞车等故障，使得风力发电机遭到破坏。如果风速过低，则达不到充电电压，电池放出去的电不能及时补充，比如，现有太阳能路灯，或者风光互补路灯经常在风速低而又阴天的时候，蓄电池电压不足，很多路灯在晚上是熄灭的，为了改善这种现状，有些厂家采用加大储能电池的容量，来保证路灯不熄灯，有一定效果，但是增加了很大一部分储能成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种可降功率输出的风力发电机装置，解决当风力发电机的电池电压过低时不能长时间对路灯等负载进行供电的问题。

为实现本实用新型的目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种可降功率输出的风力发电机装置，包括风力发电机、蓄电池、PWM降功率输出控制装置、负载，所述风力发电机与蓄电池连接，所述PWM降功率输出控制装置包括单片机、PWM输出控制电路模块、继电器，所述负载的一端与蓄电池连接，另一端与继电器的公共端连接，所述继电器的常开端经PWM输出控制电路模块后接地，所述继电器的常闭端直接接地，所述单片机的继电器控制信号输出端与继电器连接用于对继电器的通断电控制，所述单片机的PWM脉冲信号输出端与PWM输出控制电路模块连接，所述单片机通过电压检测电路与蓄电池连接。

进一步的改进在于，所述PWM降功率输出控制装置还包括第二MOSFET管，所述继电器线圈的一端与+5V电源连接，所述第二MOSFET管串接在继电器线圈的另一端与地之间，所述单片机的继电器控制信号输出端与第二MOSFET管的栅极连接。

进一步的改进在于，所述PWM输出控制电路模块包括第一MOSFET管，所述第一MOSFET管串接在继电器的常开端与地之间，所述单片机的PWM脉冲信号输出端与第一MOSFET管的栅极连接。

进一步的改进在于，所述第一MOSFET管的栅极与地之间并联有第一上拉电阻和第一稳压二极管，所述单片机的PWM脉冲信号输出端与第一MOSFET管的栅极之间串联有第一限流电阻。

进一步的改进在于，所述第二MOSFET管的栅极与地之间并联有第二上拉电阻和第二稳压二极管，所述单片机的继电器控制信号输出端与第二MOSFET管的栅极之间串联有第二限流电阻。

进一步的改进在于，所述继电器线圈的一端与+5V电源之间还串联有第三限流电阻和发光二极管。

进一步的改进在于，所述负载为LED路灯，所述LED路灯与蓄电池之间还连接有光敏电阻，所述单片机模块与光敏电阻连接用于检测光敏电阻是否导通。

进一步的改进在于，还包括整流电路和充电电路，所述风力发电机输出三相交流电经整流电路后接入充电电路为蓄电池充电。

进一步的改进在于，所述单片机采用raspberry Pi系列开发板。

进一步的改进在于，所述蓄电池采用24V铅酸电池。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种新的硬件电路连接结构方式，当单片机检测到蓄电池的电压高于预设阈值时，继电器执行常闭电路，单片机不实施PWM降功率。当单片机检测到蓄电池的电压低于预设阈值时，单片机的继电器控制信号输出端输出信号至第二MOSFET管，第二MOSFET管导通，继电器切换到常开端口，同时单片机的PWM脉冲信号输出端输出脉冲信号至第一MOSFET管，第一MOSFET管导通，启动降功率输出模式。比如，正常100％占空比，降功率模式下可以采用30—50％的占空比，这样可以在蓄电池电压低于阈值时实行降功率输出，这样负载的功耗会降低，在蓄电池电压低于阈值时也可以维持较长时间的使用。同时可以降低蓄电池储能成本。

附图说明

图1为本实用新型一种可降功率输出的风力发电机装置的部分电路模块连接结构示意图；

图2为本实用新型一种可降功率输出的风力发电机装置的部分电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此附图仅显示与本实用新型有关的构成。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“安装在”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“与”、“和”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考附图1和附图2，本实用新型实施例提出一种可降功率输出的风力发电机装置，所述风力发电机装置包括风力发电机、蓄电池、PWM降功率输出控制装置、负载，所述风力发电机与蓄电池连接，所述PWM降功率输出控制装置包括单片机、PWM输出控制电路模块、继电器，所述负载的一端与蓄电池连接，另一端与继电器的公共端连接，所述继电器的常开端经PWM输出控制电路模块后接地，所述继电器的常闭端直接接地，所述单片机的继电器控制信号输出端与继电器连接用于对继电器的通断电控制，所述单片机的PWM脉冲信号输出端与PWM输出控制电路模块连接，所述单片机通过电压检测电路与蓄电池连接。电压检测电路的具体电路结构属于现有技术，本领域技术人员参考现有技术即可。

在本实施例中，如图2所示，所述继电器RL1采用电磁继电器，所述PWM降功率输出控制装置还包括第二MOSFET管Q2，所述继电器RL1线圈的一端与+5V电源连接，所述第二MOSFET管Q2串接在继电器RL1线圈的另一端与地之间，所述单片机的继电器控制信号输出端与第二MOSFET管Q2的栅极连接。

另外，在本实用新型的另外一些实施例中，本领域技术人员也可以根据实际需要把电磁继电器替换为固态继电器并对电路连接做相应调整，只要能够实现类似功能即可。

在本实施例中，如图2所示，所述PWM输出控制电路模块包括第一MOSFET管Q1，所述第一MOSFET管Q1串接在继电器RL1的常开端与地之间，所述单片机的PWM脉冲信号输出端与第一MOSFET管Q1的栅极连接。

优选地，如图2所示，所述第一MOSFET管Q1的栅极与地之间并联有第一上拉电阻R1和第一稳压二极管D1，所述单片机的PWM脉冲信号输出端与第一MOSFET管Q1的栅极之间串联有第一限流电阻R5。

所述第二MOSFET管Q2的栅极与地之间并联有第二上拉电阻R4和第二稳压二极管D2，所述单片机的继电器控制信号输出端与第二MOSFET管Q2的栅极之间串联有第二限流电阻R3。

本实施例的工作原理：当单片机检测到蓄电池的电压高于预设阈值时，继电器RL1执行常闭电路，单片机不实施PWM降功率。当单片机检测到蓄电池的电压低于预设阈值时，单片机的继电器控制信号输出端输出信号signal2至第二MOSFET管Q2，第二MOSFET管Q2导通，继电器RL1切换到常开端口，同时单片机的PWM脉冲信号输出端输出脉冲信号signal1至第一MOSFET管Q1，第一MOSFET管Q1导通，启动降功率输出模式。具体地，可以通过控制脉冲信号signal1的频率及占空比达到降功率的目的，比如，正常100％占空比，降功率模式下可以采用30％-50％的占空比，这样，就可以让输出的平均功率下降到额定功率的三成到五成，这样负载的功耗会降低，在蓄电池电压低于阈值时也可以维持较长时间的使用。当然，具体的占空比本领域技术人员可以根据实际需要而设定。

优选地，所述继电器RL1线圈的一端与+5V电源之间还串联有第三限流电阻R2和发光二极管D3。当启动降功率输出模式时，发光二极管D3会导通发光作为指示灯，表示当前正在执行降功率输出模式。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，所述负载可以为LED路灯BL6，所述LED路灯BL6为100W/120W LED路灯BL6，所述LED路灯BL6与蓄电池之间还连接有光敏电阻LD1，所述单片机模块与光敏电阻LD1连接用于检测光敏电阻LD1是否导通。

当负载为LED路灯BL6时，由于LED路灯BL6在白天明亮的环境时是不需要工作的，因此需要在LED路灯BL6与蓄电池之间增加一个光敏电阻LD1作为开关，同时光敏电阻LD1与单片机连接，当光敏电阻LD1导通时代表当前的环境处于夜晚，且LED路灯BL6开启。当单片机检测到蓄电池的电压高于预设阈值时，且光敏电阻LD1导通时，继电器RL1执行常闭电路，单片机不实施PWM降功率。当单片机检测到蓄电池的电压低于预设阈值，且光敏电阻LD1导通时，单片机的继电器控制信号输出端输出信号signal2至第二MOSFET管Q2，第二MOSFET管Q2导通，继电器RL1切换到常开端口，同时单片机的PWM脉冲信号输出端输出脉冲信号signal1至第一MOSFET管Q1，第一MOSFET管Q1导通，启动降功率输出模式。此时LED路灯BL6会暗一些，但是可使用时间会变长，达到在夜晚并且蓄电池电压不足时也能维持较长时间的亮灯。

在本实施例中，所述风力发电机装置还包括整流电路和充电电路(图中未示出)，所述风力发电机输出三相交流电经整流电路后接入充电电路为蓄电池充电。由于整流电路和充电电路的电路结构属于现有技术，本领域技术人员参考现有技术即可。

优选地，所述单片机采用具有捕获功能的8/16位单片机，单片机采用raspberryPi(树莓派)系列开发板。当然，本领域技术人员也可以根据实际需要选用其它类型的单片机，只要能够实现类似功能即可。

优选地，所述蓄电池采用24V铅酸电池。当然，本领域技术人员也可以根据实际需要选用其它类型的蓄电池。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种可降功率输出的风力发电机装置，其特征在于，包括风力发电机、蓄电池、PWM降功率输出控制装置、负载，所述风力发电机与蓄电池连接，所述PWM降功率输出控制装置包括单片机、PWM输出控制电路模块、继电器，所述负载的一端与蓄电池连接，另一端与继电器的公共端连接，所述继电器的常开端经PWM输出控制电路模块后接地，所述继电器的常闭端直接接地，所述单片机的继电器控制信号输出端与继电器连接用于对继电器的通断电控制，所述单片机的PWM脉冲信号输出端与PWM输出控制电路模块连接，所述单片机通过电压检测电路与蓄电池连接，所述负载为LED路灯，所述LED路灯与蓄电池之间还连接有光敏电阻，所述单片机模块与光敏电阻连接用于检测光敏电阻是否导通。

2.根据权利要求1所述的一种可降功率输出的风力发电机装置，其特征在于，所述PWM降功率输出控制装置还包括第二MOSFET管，所述继电器线圈的一端与+5V电源连接，所述第二MOSFET管串接在继电器线圈的另一端与地之间，所述单片机的继电器控制信号输出端与第二MOSFET管的栅极连接。

3.根据权利要求1所述的一种可降功率输出的风力发电机装置，其特征在于，所述PWM输出控制电路模块包括第一MOSFET管，所述第一MOSFET管串接在继电器的常开端与地之间，所述单片机的PWM脉冲信号输出端与第一MOSFET管的栅极连接。

4.根据权利要求3所述的一种可降功率输出的风力发电机装置，其特征在于，所述第一MOSFET管的栅极与地之间并联有第一上拉电阻和第一稳压二极管，所述单片机的PWM脉冲信号输出端与第一MOSFET管的栅极之间串联有第一限流电阻。

5.根据权利要求2所述的一种可降功率输出的风力发电机装置，其特征在于，所述第二MOSFET管的栅极与地之间并联有第二上拉电阻和第二稳压二极管，所述单片机的继电器控制信号输出端与第二MOSFET管的栅极之间串联有第二限流电阻。

6.根据权利要求2所述的一种可降功率输出的风力发电机装置，其特征在于，所述继电器线圈的一端与+5V电源之间还串联有第三限流电阻和发光二极管。

7.根据权利要求1所述的一种可降功率输出的风力发电机装置，其特征在于，还包括整流电路和充电电路，所述风力发电机输出三相交流电经整流电路后接入充电电路为蓄电池充电。

8.根据权利要求1所述的一种可降功率输出的风力发电机装置，其特征在于，所述单片机采用raspberry Pi系列开发板。

9.根据权利要求1所述的一种可降功率输出的风力发电机装置，其特征在于，所述蓄电池采用24V铅酸电池。

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