專利名稱：單片機控制的風(fēng)力發(fā)電升降壓電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電電路，特別涉及一種由單片機控制的具有SEPIC變換器的風(fēng)力發(fā)電升降壓電路。
背景技術(shù)：
風(fēng)能作為發(fā)展帶度最快，范圍最廣泛，發(fā)展前景最優(yōu)良的新型清潔能源，對其的開發(fā)利用，已受到世界各 國的高度重視，其中風(fēng)力發(fā)電充電是其中的應(yīng)用范圍之一。傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電控制器充電方式一般為將風(fēng)力發(fā)電機整流后直接連接至蓄電池進(jìn)行充電。使用該方式時，如輸入電壓低于電池電壓，則不能進(jìn)行充電；如輸入電壓高于電池電壓時又會被鉗至電池電壓。由風(fēng)力發(fā)電機的P-V特性可知，風(fēng)力發(fā)電機的最大功率點(MPP)電壓會隨外界因素的影響而發(fā)生變化。因此上述方式使得太陽能和風(fēng)能的能量得不到有效利用。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種由單片機控制的具有SEPIC變換器的風(fēng)力發(fā)電升降壓電路，通過調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機的相對阻抗來調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機的輸出電壓?？赏ㄟ^查表法或掃描法等多種控制方式，使風(fēng)力發(fā)電機工作在最大功率點。為達(dá)到這個目的，本實用新型的技術(shù)方案是單片機控制的風(fēng)力發(fā)電升降壓電路，包括SEPIC拓?fù)涞腂00ST-BUCK電路、風(fēng)機整流輸入電路、其中風(fēng)機整流輸入電路與SEPIC變換電路的輸入端相連，SEPIC變換電路的輸出端與蓄電池連接。風(fēng)機狀態(tài)采樣電路、充電電流采樣電路與單片機的信號輸入端相連，單片機PWM控制信號與SEPIC驅(qū)動相連。進(jìn)一步所述的SEPIC拓?fù)涞纳祲弘娐钒姼蠰I，電感LI的一端接風(fēng)機整流后的正極，另一端接場效應(yīng)管Ql的漏極，場效應(yīng)管Ql的源極經(jīng)電流檢測電阻R3接地，風(fēng)機整流后的正負(fù)極間跨接電容Cl。電感L2的一端接地，另一端接二極管Dl的陽極，二極管Dl的陰極與電池的正極相連，電池的負(fù)極通過電流檢測電阻R2接地。場效應(yīng)管Ql的漏極與二極管Dl的陽極間接電容C2。電感LI和L2匝數(shù)相同。且繞在同一磁芯上，電感輸入紋波能夠完全傳遞至輸出測，電磁輻射將能得到有效抑制。進(jìn)一步所示單片機根據(jù)采樣電路3所收集的信息，根據(jù)MPPT算法，調(diào)整PWM信號，該PWM信號送至驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換后，通過控制場效應(yīng)管Ql的導(dǎo)通與截止，可調(diào)整風(fēng)機的相對阻抗。穩(wěn)定狀態(tài)時，當(dāng)場效應(yīng)管Ql導(dǎo)通后，C2連接Ql側(cè)接地，LI和L2線圈匝比相同，就會在C2連接二極管Dl陽極的一端施加一個與LI兩端相等的負(fù)電壓，電感LI和L2儲存能量。場效應(yīng)管Ql截止時，由于電感的電流保持特性，電感LI通過電容C2，電感L2通過二極管Dl向電池充電。該拓?fù)潆娐返牧硪粋€優(yōu)點就是能不經(jīng)過場效應(yīng)管Ql從輸入端吸取電能并同時輸送到輸出端，且Ql不必處理全部功率傳輸，因此這種電路效率較高。本實用新型的有益效果是風(fēng)力發(fā)電機整流后直接連接至蓄電池進(jìn)行充電；加入了升壓電路，正常充電時風(fēng)機整流后的電壓低于電池電壓；同時也加入降壓電路，正常充電時風(fēng)機整流后的電壓高于電池電壓。對于同一種風(fēng)カ發(fā)電機，采用第I種方式吋，僅當(dāng)風(fēng)速所對應(yīng)的最大功率點電壓等于電池電壓時，風(fēng)カ發(fā)電機才能輸出最大功率。此種方式充電效率最低。采用第2種方式吋，僅當(dāng)風(fēng)速所對應(yīng)的最大功率點電壓低于電池電壓時，風(fēng)カ發(fā)電機才能輸出最大功率。采用第3種方式吋，僅當(dāng)風(fēng)速所對應(yīng)的最大功率點電壓高于電池電壓時，風(fēng)カ發(fā)電機才能輸出最大功率。而傳統(tǒng)升降壓控制電路則是簡單的將升壓電路和降壓電路拼湊在一起，有體積大、效率低、控制復(fù)雜等缺點。本專利采用單片機控制的具有SEPIC變換器的電路，通過調(diào)整風(fēng)カ發(fā)電機的相對阻抗來調(diào)整風(fēng)カ發(fā)電機的輸出電壓?？赏ㄟ^查表法或掃描法等多種控制方式，使風(fēng)カ發(fā)電機工作在最大功率點。
圖I為本實用新型電路框加架圖。圖2為本實用新型電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖為本實用新型作進(jìn)ー步和描述單片機控制的風(fēng)カ發(fā)電升降壓電路，包括風(fēng)機整流1，SEPIC變換電路2，風(fēng)機轉(zhuǎn)速、電壓、電流采樣電路3，驅(qū)動電路4、充電電流采樣電路5、單片機6，風(fēng)機整流輸入電路I與SEPIC變換電路2的輸入端相連，SEPIC變換電路2的輸出端與蓄電池連接。風(fēng)機轉(zhuǎn)速、電壓、電流米樣電路3、充電電流米樣電路5與單片機6的信號輸入端相連,單片機6控制信號與SEPIC驅(qū)動電路4相連，如圖I所示。結(jié)合圖I、圖2，所述的SEPIC拓?fù)涞纳祲弘娐钒姼蠰I，電感LI的一端接風(fēng)機整流后的正極，另一端接場效應(yīng)管Ql的漏扱，場效應(yīng)管Ql的源極經(jīng)電流檢測電阻R3接地，風(fēng)機整流后的正負(fù)極間跨接電容Cl。電感L2的一端接地，另一端接ニ極管Dl的陽極，ニ極管Dl的陰極與電池的正極相連，電池的負(fù)極通過電流檢測電阻R2接地，場效應(yīng)管Ql的漏極與ニ極管Dl的陽極間接電容C2，電感LI和L2匝數(shù)相同，且繞在同一磁芯上，電感輸入紋波能夠完全傳遞至輸出測，電磁輻射將能得到有效抑制。進(jìn)ー步所述單片機根據(jù)采樣電路3、5所收集的信息，根據(jù)MPPT算法，調(diào)整PWM信號，該PWM信號送至驅(qū)動電路4轉(zhuǎn)換后，通過控制場效應(yīng)管Ql的導(dǎo)通與截止，可調(diào)整風(fēng)機的相對阻杭。穩(wěn)定狀態(tài)時，當(dāng)場效應(yīng)管Ql導(dǎo)通后，C2連接Ql側(cè)接地，LI和L2線圈匝比相同，就會在C2連接ニ極管Dl陽極的一端施加ー個與LI兩端相等的負(fù)電壓，電感LI和L2儲存能量。場效應(yīng)管Ql截止吋，由于電感的電流保持特性，電感LI通過電容C2，電感L2通過ニ極管Dl向電池充電。該拓?fù)潆娐返牧愆`個優(yōu)點就是能不經(jīng)過場效應(yīng)管Ql從輸入端吸取電能并同時輸送到輸出端，因為Ql不必處理全部功率傳輸，所以這種電路效率較高。在某ー風(fēng)速條件下，當(dāng)場效應(yīng)管Ql全完截止時，相當(dāng)于是風(fēng)機處于開路開路狀態(tài)，此時可得該風(fēng)速條件下的最大輸出電壓Vmax，即開路電壓；當(dāng)場效應(yīng)管Ql完全導(dǎo)通吋，相當(dāng)于是風(fēng)機處于短路狀態(tài)，此時可得該風(fēng)速條件下的短路電流，此時的理論輸出電壓接近0伏特。而由風(fēng)機的輸出功率特特性我們知道，風(fēng)機的最大功率點電壓0 < Vmpp < Vmax0而通過調(diào)整驅(qū)動信號的占空比，可改變風(fēng)機的輸出阻杭。合理調(diào)整該 相對阻抗，可使風(fēng)機工作的輸出電壓為Vmpp，且輸出功率最大。
權(quán)利要求1.單片機控制的風(fēng)力發(fā)電升降壓電路，包括風(fēng)機整流，SEPIC變換電路，風(fēng)機轉(zhuǎn)速、電壓、電流、采樣電路，驅(qū)動電路，充電電流采樣電路，單片機；其特征是風(fēng)機整流輸入電路與SEPIC變換電路的輸入端相連，SEPIC變換電路的輸出端與蓄電池連接，風(fēng)機轉(zhuǎn)速、電壓、電流采樣電路、充電電流采樣電路，與單片機的信號輸入端相連，單片機控制信號與SEPIC驅(qū)動電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述單片機控制的風(fēng)力發(fā)電升降壓電路，其特征是SEPIC拓?fù)涞纳祲弘娐钒姼蠰I，電感LI的一端接風(fēng)機整流后的正極，另一端接場效應(yīng)管Ql的漏極，場效應(yīng)管Ql的源極經(jīng)電流檢測電阻R3接地,風(fēng)機整流后的正負(fù)極間跨接電容Cl，電感L2的一端接地，另一端接二極管Dl的陽極，二極管Dl的陰極與電池的正極相連，電池的負(fù)極通過電流檢測電阻R2接地，場效應(yīng)管Ql的漏極與二極管Dl的陽極間接電容C2，電感LI和L2匝數(shù)相同，且繞在同一磁芯上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述單片機控制的風(fēng)力發(fā)電升降壓電路，風(fēng)機轉(zhuǎn)速、電壓、電流、采樣電路，所收集的信息，根據(jù)MPPT算法，調(diào)整PWM信號，該PWM信號送至驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換后，通過控制場效應(yīng)管Ql的導(dǎo)通與截止，調(diào)整風(fēng)機的相對阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述單片機控制的風(fēng)力發(fā)電升降壓電路，效應(yīng)管Ql導(dǎo)通后，C2連接Ql側(cè)接地，LI和L2線圈匝比相同，C2連接二極管Dl陽極的一端施加一個與LI兩端相等的負(fù)電壓，電感LI和L2儲存能量，場效應(yīng)管Ql截止時，由于電感的電流保持特性，電感LI通過電容C2，電感L2通過二極管Dl向電池充電。
專利摘要單片機控制的風(fēng)力發(fā)電升降壓電路，包括風(fēng)機整流，SEPIC變換電路，風(fēng)機轉(zhuǎn)速、電壓、電流、采樣電路，驅(qū)動電路，充電電流采樣電路，單片機；其特征是風(fēng)機整流輸入電路與SEPIC變換電路的輸入端相連，SEPIC變換電路的輸出端與蓄電池連接，風(fēng)機轉(zhuǎn)速、電壓、電流采樣電路、充電電流采樣電路，與單片機的信號輸入端相連，單片機控制信號與SEPIC驅(qū)動電路相連。
文檔編號H02M1/44GK202524304SQ20122010511
公開日2012年11月7日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者羅烽 申請人:羅烽