風力發(fā)電機對蓄電池的充電電路

　(1)用一個二極管的電路

最簡單的電路是在風力發(fā)電機與蓄電池之間插入一個二極管,，就可實現(xiàn)充電。下圖a是基本原理電路,，下圖b是使用三相風力發(fā)電機的實際電路,。當風速增大，風車轉速升高使發(fā)電機輸出電壓高于蓄電池電壓時,，充電電流就流進蓄電池,。用這種簡單的充電電路，風速小時輸出電壓低,，要能夠充電需風速增大,，但即使風速達到要求，由于發(fā)電機的輸出電壓被蓄電池電壓鉗位,，發(fā)電機的負荷轉矩變大,，將風車轉速抑制在一定值，因而不能工作在最佳負荷點,，效率也不高,。

　　(2)利用DC-DC變換器的控制電路

電路如下圖，在風力發(fā)電機與蓄電池之間插入DC-DC交換器,，可有效應對風速變化,，使風力發(fā)電機工作在最高效率點。

　　(3)從風力發(fā)電機取得最大輸出

在上圖電路中,，從發(fā)電機一側看負荷側的輸入特性示于下圖a,。當風速增大使發(fā)電機輸出電壓上升，達到蓄電池電壓(12V或24V)開始充電時,，發(fā)電機的輸出電壓會被鉗位于蓄電池電壓,。這時發(fā)電機負荷轉矩急劇增大，即便風力強,，風車轉速也被固定在某一值,。

這恰好使發(fā)電機變成電流源，把電池作為負荷而工作,。

通常,，風速恒定的時候,，風車的轉速能使風車產(chǎn)生最大轉矩，即最佳轉速,。例如直徑1.3m,、最佳轉速比為55的風車的最佳負荷如下圖b所示。在沒計上圖所示電路時,，發(fā)電機側的輸入特性應符合下圖b的特性,，使在任何風速下都可得到最大輸出。

利用風力發(fā)電機的高效充電電路

　1.輸出200W風力發(fā)電機充電電路

這是面向風車直徑Im.功率150W級的微型風力發(fā)電機充電電路,，輸入電壓20V—80V.對12V鉛蓄電池充電,。電路采用下圖所示的斬波型降壓PWM開關方式，不需要變壓器,，只要電感,，故電路簡單。

　　具體電路如下圖,。

　　大電流開關使用N溝道MOS型功率管2SK3176,，耐壓150V，最大漏極電流120A,。控制電路采用PWM開關電源lCTIA94,。濾波電感63μH采用成品。驅動變壓器Tl自制,，匝數(shù)比1:1,，在小型磁罐內(nèi)用φ0.3mm漆包線，初,、次級各繞30匝,。

電路的輸入部分采用了前饋控制電路，示于下圖,，為了使風力發(fā)電機工作在最佳狀態(tài),，與輸入電壓的三次方成比例的電流為輸入電流。由晶體管Trl與三個串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管等組成近似的三次方電路,，生成與輸入電壓的三次方成比例的電壓,，實現(xiàn)前饋控制特性。

在下圖中,，誤差放大器的同相端接基準電壓,。當反相端電壓低于同相端電壓時，PWM的脈沖寬度變大,，開關電路的輸出電流增加,。上圖中的基準電壓Vref取自TL494(14)腳Sv電壓的分壓，約50mV。當風力發(fā)電機的電壓Vin增大時,，經(jīng)下圖中Rl,、R2的分壓從Trl的發(fā)射極輸出。設電流取樣電阻R8=lOOmΩ,若這個輸出電壓低于ZD1的穩(wěn)壓值,，電流Is就流經(jīng)R3,、R7。若高于ZD1的穩(wěn)壓值,，則有附加電流流經(jīng)ZD1,、R4、R7,。若有更高電壓,，就會有附加電流流經(jīng)ZD2、R5,、R7或ZD3、R6,、R7,。這幾路電流合起來，使V;,。升高時Is快速增大,。適當選擇ZD1—ZD3，R3—R5,，則有：Is=kxVin3式中k為比例系數(shù),。