三相风力发电机的控制电路设计

【摘要】针对传统的三相风力发电系统输出直流电压不稳定的问题，以小型三项风力发电机为对象，设计开发了一种通过控制转速的可调稳定输出电压或功率的电路，通过对该设计电路的测试，结果表明控制电路稳定可靠。

【关键词】风力发电机；控制电路

0引言

近年来，随着各国对清洁可再生能源的重视，风力发电在全球范围内迅猛增长，且日益增长的物质需求对风力发电的要求越来越高，电压输出的稳定性，往往是人们关注的一个焦点。传统的三相风力发电系统经桥式整流电路，输出直流电压不稳定，若给便携式设备充电，则会造成设备电池的损坏，严重影响电池的使用寿命。为了解决上述问题，设计了一种可调稳定输出电压的风力发电电路。针对传统的三相风力发电系统输出直流电压不稳定的问题，设计开发了一种通过控制转速达到稳定电压输出的电路

1风力发电机控制电路

风力发电机是根据电磁感应定律将风能转化为电能的装置，输出的电能为交流电，而锂电池充电需要直流电，这就要通过整流电路将交流电转化为直流电，同时为了保护锂电池不被损坏并延长其风力发电机是根据电磁感应定律将风能转化为电能的装置，电能主要是交流电，而锂电池充电需要直流电，因此首先需要将交流电转化为直流电。又由于锂电池充电需要匹配稳定的电压和电流来保护锂电池不被损坏，并延长其使用寿命，所以要通过控制发电机的转速以固定的电压和电流值输出。

2风力发电机的电路原理设计控制电路的原理

D3-D8是整流二极管组成全桥整流电路，实现交直流转化，风力发电机输出三相交流电，在三相交流电的正半周D3，D4，D5（导通，D6，D7，D8截止，在后端网络上得到一半波形整流电压，在三相交流电的负半周，D3、D4、D5截止，D6，D7，D8导通，在后端网络上得到另一半波形整流电压，这样就得到一个与全波整流相同的电压波形。D2IN4742是稳压管，保护NE555正常供电，此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定。D2.D10是防止电流回流提高电路可靠性，如果风力过小，导致电流回流，烧毁电路，造成不安全的隐患，VR1调节设置输出电压，可满足多种电压的调节，适用于多种设备的充电。当风力发电机输出经整流后电压小于设置电压时Q2截止Q3导通，NE555输出低电平，使得Q1截止可以将风力发电机交流电经整形为直流，在经过DC/DC输入到锂电池；当风力发电机输出整流后电压大于设定电压此时Q2会导通，而Q3截止使得NE555输出方波，控制Q1的导通和关断，形成短路达到风力发电机降速旋转来实现过压保护功能，从而降低风力发电机的转速，保护锂电池，增加其使用寿命。本电路设置输出电压为18V输出。NE555为8脚时基集成电路，它的操作电源范围极大，可图1风力发电机工作过程寿命，通过控制电路以输出稳定的电压和电流值，进而实现匹配给锂电池稳定的电压和电流。与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配，且计时精确度高、温度稳定度佳，价格便宜。

3数据分析

我们以风信子P-300为研究对象，控制电路设置输出电压为18V，当风速从3M/s到18M/s时.当风速为3M/s时发电机开始转动，在12.5M/s的时候达到额定功率300W，具体功率曲线如图4所示；再将风力发电机接入图2所示的风力发电机控制电路中，设置输出功率为30W，当风速从3M/s到18M/s时

4结论

与传统的三相风力发电机相比较，该系统电路可恒定的输出电压和功率，电压和功率都具有可选性，适用于便携式设备充电，可增长电池的使用寿命。该电路已被证明能够稳定的工作，经长期实际应用稳定可靠。

参考文献

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作者:张雄 刘斌 高瑞 韦强 王箫扬 单位:延安大学物理与电子信息学院