一种工频风力发电储能逆变电路

技术领域

本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种工频风力发电储能逆变电路。

背景技术

我国电量的百分之七十以上是火力电，其中火力电中百分之九十以上为动力煤发电，但是由于我国高速的经济发展，供电量还是远远跟不上经济发展的需求，特别是随着5G技术的普及，5G信号的频率远远超于4G，这就导致5G信号的传递范围远远低于4G的传播范围，因此需要建立的基站数量远远高于4G通信的基站数量，随着5G技术在各个领域的普及，我国将在会有更大的电力缺口，为了缓解将来电力能源的危机，新的发电方式必将迎来蓬勃的发展。

在传统的风力发电中，由于风力的不稳定性，因此直接产生的电压不稳定，不能直接被利用，需要进一步的稳压，储能，转化才能实现正常的使用。

发明内容

为了克服传统的风力发电问题，本发明提供了一种工频风力发电储能逆变电路，本电路是通过发电机将机械能转换为电能储存到蓄电池中，蓄电池通过逆变电路将直流电转换为工频交流电，供负载使用。在风能较多的地区可以利用此电路特性将不稳定的风能转变为稳定可控的交流电供负载使用，若电量有剩余，还可以申请并入电网给其他用户提供干净稳定的电能。

本发明采取如下技术方案，一种工频风力发电储能逆变电路，包括电压检测电路、电流检测电路、充电电路、发电电路、控制电路、逆变电路、LED显示电路、告警电路和输出电路，所述发电电路将电能传递至充电电路，所述电流检测电路和所述电压检测电路负责采集充电电路的电流和电压，所述控制电路向充电电路双向提供信号，所述充电电路向逆变电路提供电能，所述逆变电路向LED显示电路、告警电路和输出电路提供电压，所述充电电路包括BUCK降压电路、辅助电源电路、驱动电路、控制电路。

所述发电电路由电机、整流桥、滤波稳压电路组成，发电机P5产生的电流，稳压二极管VD1、VD6、VD7、VD8、VD9、VD10构成整流桥，晶体管Q23、Q24、Q25、Q26、Q27、Q28、电阻R70、R71、R72、R73、R74、稳压管VS、二极管VD11和D21组成自动稳压电路。

所述电压检测电路检测从发电电路输出的电压，通过电阻Ra和电阻Rb1采集电压，采集的电压信号经四路运算放大器放大输出至所述控制电路，所述四路运算放大器的型号为LM248DR，所述电流检测电路采集来自发电电路的电流，IPO端口为电流检测端口，将检测到的电流输入到控制器电路的I/O端口进行A/D转换，所述电流检测电路采取的芯片型号为ACS712/20A，所述驱动电路由控制电路通过I/O口输出PWM信号，对MOS管进行开/关控制，所述驱动电路采取的驱动芯片型号为IR2104，所述BUCK电路由电容C1、MOSFET管、二极管VD2、0.1mH电感L1、电容C2组成，对输入电压进行降压、滤波、给蓄电池P2充电，所述辅助电源电路连接BUCK电路，分为5V辅助电源电路和12V辅助电源电路，给电路提供12V电压和5V电压，所述5V辅助电源电路采用的电源芯片型号为LM2596/5V，所述12V辅助电源电路采用的电源芯片型号为LM2596/12V。

所述逆变电路包括脉宽调制电路、控制器电路、升压电路、整流电路和H桥电路，所述控制器电路由控制芯片U5和外围电路构成，所述控制芯片U5的型号为TL494，所述升压电路包括蓄电池P4和4路电压器电路，所述升压电路由控制器电路通过PWM模块输出PWM信号对升压进行精准控制，得到升压信号，具体接法以T1电压器电路为例，所述蓄电池P4的1管脚接地，2管脚的第一引线经电感L4接VCC电压，第二引线经并联的极性电容C14、C15、C16、C20接地，第三引线接变压器T1的公共触点，所述控制芯片U5的10管脚接三极管Q21的基极，所述三极管Q21的基极和集电极间接二极管D14，基极和发射极间接1K的电阻R52，发射极还接地，集电极还经10R的电阻R4接MOS管Q5的栅极，所述MOS管Q5的源极接地，漏极接变压器T1的4-5匝道，所述控制芯片U5的9管脚接三极管Q21的基极，所述三极管Q22的基极和集电极间接二极管D18，基极和发射极间接1K的电阻R69，发射极还接地，集电极还经10R的电阻R12接MOS管Q8的栅极，所述MOS管Q8的源极接地，漏极接变压器T1的1-2匝道，所述MOS管Q5和Q8之间还串联有电容C11和电阻R3，所述变压器T1、T2、T3、T4串联，所述整流电路由8个相同的整流二极管构成，整流来自变压器的电流，所述整流二极管的型号为HER505，所述整流电路通过控制芯片U5的4管脚控制，所述控制芯片U5的4管脚处还设置并联的极性电容C34和电阻R65，所述控制芯片U5的13和14管脚接5V电压且电压处设置去耦极性电容C28,11和8管脚接VCC电压，6管脚经电阻R61接地，5管脚经电容C31接地，所述H桥电路包括四个三极管Q1、Q3、Q9、Q10，其中MOS管给负载提供最大电流，所述H桥电路将直流电逆变为工频交流电，所述脉宽调制电路由调制芯片U4及外围电路构成，负责调制H桥电路的后端信号，所述调制芯片U4的型号为SG3524，所述调制芯片U4的1管脚的第一引线经750K电阻R49接300V电压，第二引线经10K电阻R56接地，2管脚的第一引线经电阻R41接5.0V电压，第二引线经电阻R57接地，4、5、6、7、8管脚接地，11管脚调制H桥电路的后端。

所述LED显示电路由一路常亮LED电路和一路告警LED电路构成，所述告警电路由四个型号为LM324M(14)的功率放大器构成，由控制芯片U5控制，所述告警电路实时采集H桥电路的电流和电压，在过流和过压时发出报警声，同时告警LED电路的LED灯亮起。

所述输出电路接在H桥电路的后端，所述输出电路由控制芯片U5的I/O端口控制光耦通断，进而控制继电器开/关，对加热器L5进行控制。

进一步的，所述输出电路接在H桥电路的后端，所述输出电路由控制芯片U5的I/O端口控制光耦通断，进而控制继电器开/关，加热器L5可替换为任意负载电路。

有益效果：

本发明采取蓄电池对电能进行蓄能，使输出给负载的电压和电流更加稳定；本发明能够实时检测电路和电压的状态，当电路过压和过流时能够及时进行报警和保护；本发明的充电电路和调频电路能够精准的控制信号，有更好的系统稳定性和控制力。

附图说明

图1为发电电路；

图2为充电电路；

图3为升压电路、整流电路、控制器电路；

图4为H桥电路、脉宽调制电路、LED显示电路、告警电路；

图5为输出电路；

图6为电路结构图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。

工作原理：

本电路通过发电机将机械能转换为电能储存到蓄电池中，蓄电池通过逆变电路将直流电转换为工频交流电，供负载使用，在风能较多的地区可以利用此电路特性将不稳定的风能转变为稳定可控的交流电供负载使用，若电量有剩余，还可以申请并入电网给其他用户提供干净稳定的电能。

实施方式：

如图6所示一种工频风力发电储能逆变电路，包括电压检测电路、电流检测电路、充电电路、发电电路、控制电路、逆变电路、LED显示电路、告警电路和输出电路，所述发电电路将电能传递至充电电路，所述电流检测电路和所述电压检测电路负责采集充电电路的电流和电压，所述控制电路向充电电路双向提供信号，所述充电电路向逆变电路提供电能，所述逆变电路向LED显示电路、告警电路和输出电路提供电压，所述充电电路包括BUCK降压电路、辅助电源电路、驱动电路、控制电路。

如图1所示，所述发电电路由电机、整流桥、滤波稳压电路组成，发电机P5产生的电流，稳压二极管VD1、VD6、VD7、VD8、VD9、VD10构成整流桥，晶体管Q23、Q24、Q25、Q26、Q27、Q28、电阻R70、R71、R72、R73、R74、稳压管VS、二极管VD11和D21组成自动稳压电路。

如图2所示，所述电压检测电路检测从发电电路输出的电压，通过电阻Ra和电阻Rb1采集电压，采集的电压信号经四路运算放大器放大输出至所述控制电路，所述四路运算放大器的型号为LM248DR，所述电流检测电路采集来自发电电路的电流，IPO端口为电流检测端口，将检测到的电流输入到控制器电路的I/O端口进行A/D转换，所述电流检测电路采取的芯片型号为ACS712/20A，所述驱动电路由控制电路通过I/O口输出PWM信号，对MOS管进行开/关控制，所述驱动电路采取的驱动芯片型号为IR2104，所述BUCK电路由电容C1、MOSFET管、二极管VD2、0.1mH电感L1、电容C2组成，对输入电压进行降压、滤波、给蓄电池P2充电，所述辅助电源电路连接BUCK电路，分为5V辅助电源电路和12V辅助电源电路，给电路提供12V电压和5V电压，所述5V辅助电源电路采用的电源芯片型号为LM2596/5V，所述12V辅助电源电路采用的电源芯片型号为LM2596/12V。

如图3和图4所示，所述逆变电路包括脉宽调制电路、控制器电路、升压电路、整流电路和H桥电路，所述控制器电路由控制芯片U5和外围电路构成，所述控制芯片U5的型号为TL494，所述升压电路包括蓄电池P4和4路电压器电路，所述升压电路由控制器电路通过PWM模块输出PWM信号对升压进行精准控制，得到升压信号，具体接法以T1电压器电路为例，所述蓄电池P4的1管脚接地，2管脚的第一引线经电感L4接VCC电压，第二引线经并联的极性电容C14、C15、C16、C20接地，第三引线接变压器T1的公共触点，所述控制芯片U5的10管脚接三极管Q21的基极，所述三极管Q21的基极和集电极间接二极管D14，基极和发射极间接1K的电阻R52，发射极还接地，集电极还经10R的电阻R4接MOS管Q5的栅极，所述MOS管Q5的源极接地，漏极接变压器T1的4-5匝道，所述控制芯片U5的9管脚接三极管Q21的基极，所述三极管Q22的基极和集电极间接二极管D18，基极和发射极间接1K的电阻R69，发射极还接地，集电极还经10R的电阻R12接MOS管Q8的栅极，所述MOS管Q8的源极接地，漏极接变压器T1的1-2匝道，所述MOS管Q5和Q8之间还串联有电容C11和电阻R3，所述变压器T1、T2、T3、T4串联，所述整流电路由8个相同的整流二极管构成，整流来自变压器的电流，所述整流二极管的型号为HER505，所述整流电路通过控制芯片U5的4管脚控制，所述控制芯片U5的4管脚处还设置并联的极性电容C34和电阻R65，所述控制芯片U5的13和14管脚接5V电压且电压处设置去耦极性电容C28,11和8管脚接VCC电压，6管脚经电阻R61接地，5管脚经电容C31接地，所述H桥电路包括四个三极管Q1、Q3、Q9、Q10，其中MOS管给负载提供最大电流，所述H桥电路将直流电逆变为工频交流电，所述脉宽调制电路由调制芯片U4及外围电路构成，负责调制H桥电路的后端信号，所述调制芯片U4的型号为SG3524，所述调制芯片U4的1管脚的第一引线经750K电阻R49接300V电压，第二引线经10K电阻R56接地，2管脚的第一引线经电阻R41接5.0V电压，第二引线经电阻R57接地，4、5、6、7、8管脚接地，11管脚调制H桥电路的后端。

如图4所示，所述LED显示电路由一路常亮LED电路和一路告警LED电路构成，所述告警电路由四个型号为LM324M(14)的功率放大器构成，由控制芯片U5控制，所述告警电路实时采集H桥电路的电流和电压，在过流和过压时发出报警声，同时告警LED电路的LED灯亮起。

如图5所示，所述输出电路接在H桥电路的后端，所述输出电路由控制芯片U5的I/O端口控制光耦通断，进而控制继电器开/关，对加热器L5进行控制。