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一种离网型风力发电充电控制器 吴晓明 （华南理工大学电力学院，广东 广州 510640） 摘要：介绍了一种小功率的离网型风力发电充电控制器。该控制器能有效利用风能，在风速低时，通过buck-boost电路将整流输出电压升到设定值再送后级电路；当风速高时，buck-boost电路将整流输出电压降到设定值再送到后级电路。最后通过实验验证了设计的正确性。 关键字：风力发电；升降压电路；蓄电池 中图分类号：TM 571 文献标识码：A An off-grid wind power generation charging controller WU Xiaoming (Electric Power College, South China University of Technology Guangzhou Guangdong 510640, China) Abstract：A low-power off-grid wind power genetation charging controller is introduced.The controller uses the wind power efficiently,when wind speed is low,rectifier output voltage will rise to a constant value and then sent to circuit by buck-boost chopper.When the wind speed is high , rectifier output voltage will reduce to a constant value and then sent to circuit by buck-boost chopper.Finally,the experimental results verify the correctness of the design. Keywords：wind power generation;buck-boost; Battery 1引言 人类进入21世纪，大量使用的能源还是化石能源，化石能源的使用带来了一系列的社会，经济，环境问题。在不久将来，人类为了解决化石能源的枯竭和环境问题必将大力发展新能源，其中风能因其清洁无污染将会得到快速发展。在风能应用方面主要有两种形式，一种是并网发电，另一种是离网发电作独立的分布式电源。由于风能的不连续型，并网发电会对电网造成很大的冲击，所以风能的并网发电应用需要很高的控制要求，成本较高。离网型风力发电相对而言控制要求不高，成本合理，适宜推广应用。 2离网型风力发电充电控制器原理图 风力发电机主要有两种类型[2]，异步电机和永磁电机。永磁同步发动机是利用永磁体代替转子励磁磁场，其结构比较简单、牢固。本文中风力发电机采用具有良好低速特性的永磁发电机，其适用于低风速启动并具有较高的发电效率。 离网型风力发电充电控制器主要由小型永磁发电机、铅酸蓄电池，直流斩波电路，控制电路组成，如图1所示。 图1 离网型风力发电充电控制器 风力发电机的三相电经过二极管桥式不可控整流为直流电，整流桥后的电容起到对直流电滤波的作用。直流斩波电路采用buck-boost电路。由于风能的随机性很大，不确定性强，其输出电压不稳。由文献知，风力发电机的输出电压与转速成正比。当风速低时，风力发电机的输出电压低，此时使buck-boost电路占空比D0.5，对整流后的直流电升压。当风速高时，风力发电机输出电压高，此时使buck-boost电路占空比D0.5，对整流后的直流电降压。风力发电机输出电压经过整流，直流斩波变换以后，与大电容并联对铅酸蓄电池充电。该控制器采用PIC16F873单片机作控制芯片，通过对风力发电机整流输出电压，buck-boost变换器输出电压和铅酸蓄电池端电压的检测来实现控制和保护功能。 3硬件电路设计 图2 控制器的主电路图 控制器的主电路图如图2。与开关管S1并联的电阻R3和电容C7起缓冲作用。C3和C6作滤波用。C1和C2，C4和C5采用两个电容并联，这样的稳压效果比只使用一个大电容好。开关管S1和S2采用MOS管，为电压型器件，驱动控制方便。 要使单片机能检测到风力发电机整流输出电压，buck-boost变换器输出电压和铅酸蓄电池端电压从而对开关管控制，必须要使以上电压映射到单片机能识别的0—5v的范围。测量中检测电路[1]采用精密电阻进行比例衰减，将输入电压范围转换为单片机的量程范围。检测电路使用低压器件去检测高压大电流模拟量， 因此必须要有隔离，避免高压大电流窜入低压器件将其烧毁。光耦器件可以较好地实行输入输出隔离，并具有线