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(zhuǎn)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(zhuǎn)矩變大，將風車轉(zhuǎn)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(cè)看負荷側(cè)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(zhuǎn)矩急劇增大，即便風力強，風車轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速能使風車產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩，即最佳轉(zhuǎn)速。例如直徑1.3m、最佳轉(zhuǎn)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(cè)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(qū)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)。