[实用新型]基于模块化设计的离网型小型垂直轴风机控制器

说明书

技术领域：

本实用新型涉及风力发电机控制领域，具体是一种基于模块化设计的离网型小型垂直轴风机控制系统。

背景技术：

风机控制器是离网型小型风力发电系统的重要组成部分。而市售的离网型风机控制器中，根据不同的发电机功率，从几百瓦到几个千瓦，设计的种类繁多且输出电压单一、输出功率专用，主控单片机种类繁杂，其主要输出功率器件的选择上也是从小到大，控制器价格从几百元到几千元不等，技术性能差异很大，造成了生产成本的居高不下和后期的维护成本的提高。

发明内容：

本实用新型的目的正是针对上述现有状况而专门设计的一种基于模块化设计的离网型小型垂直轴风机控制器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型的基于模块化设计的离网型小型垂直轴风机控制器，由一块CPU板和多块（如1-3块）整流卸荷板、功率输出板构成,该控制器通过整流卸荷板和功率输出板进行模块化组合，适应功率范围500—3000瓦的发电机的控制要求；并通过系统内置4位DIL开关可以选择输出DC12V、DC24V、DC48V的直流电压，对不同电压的电池组进行充电。

在本实用新型中，功率输出板上集成了P1、P2、SLOT1、SLOT2、SLOT3、SLOT4接口，用于插接板卡和相互连接电缆；整流卸荷板通过P1、P2端口与功率输出板的P1、P2插接，CPU板通过SLOT1与功率输出板的SLOT1插接构成最简系统，SLOT2、SLOT3、SLOT4插槽，用于扩展输出功率时，扩展板卡的信号传输。

该控制器中还可通过内部端子，同时具备外接MPP控制功能，MPP（最大电能点跟踪）–风力发电机控制器通过高的作用率和较高的充电电流（最大至200%）而比普通控制器更有优势。外接MPP通过S2设定，调控信号被加入由LM324组成的系统比较电路，对系统进行调控，同时手动工作点设定将失去控制作用。

参数设定通过CPU（U1）板上的S1（复位按键）、S2（4位DIL开关）进行设定，S1通过电路连接于PIC16C56A的5脚和UCC3800的2脚，进行工作点的设定和故障复位，S2（4位DIL）的设定信号分别通过电路送向PIC1656A的9脚（RB3）和2脚（RA3）和LM324运算放大器，进行电路的输出电压调整和控制外部MPP的接入；PIC16C56A的RB0设为输出，外接LED0、LED1、LED2用于显示工作状态。

本实用新型的控制器，最大输入电压三相交流150Vac、最大充电电流20A，系统最大直流电压200Vdc，根据不同的电池组电压，可通过CPU板上的DIL开关选择为DC12V、24V、48V输出，为不同电压的电池组充电。同时通过MPP（最大电能点跟踪）高作用率和较高的充电电流（最大至200%）作用于蓄电池，而比普通控制器更有优势，该功能通过板载输入端子，输入外部MPP调节信号实现。风力发电机发出的交流电压，通过控制器可以接DC12V/24V/48V的蓄电池上。MPP控制器工作在0.5S内周期为200-500mS，在发电机电压为15-170V之间时，它自动搜索理想的工作点。在最大充电电流的2%以下，控制切换到蓄电池电压，在不连接外部控制端子时，可通过内部复位按键人工设定控制器工作点，使风机工作在理想的设定工作点上，在连接外部MPP控制时，发电机工作设定点将失去作用。控制器通过相同规格的整流卸荷板和功率输出板配置数量的不同，控制器通过排线的连接，组合出不同输出功率的风机控制器，最大组合输出到3.0KW，最大输出电流为100A，方便地解决了上述问题。具有设计合理、操作方便、控制结构简单、电源的可靠性高且结构紧凑、体积小，造价明显低于市售的同等规格的风机控制器。

附图说明

图1为本实用新型的系统扩展框图。

图2为本实用新型的系统框图。

图3为集成在功率输出板上的插接件线路图。

具体实施方式

本实用新型以下结合附图做进一步描述：

如图1所示：本控制器主要由三部份组成整流卸荷板、CPU板和功率输出板组成最简控制系统，每套控制器配一块CPU板，其中整流卸荷板和功率输出板可跟据所选发电机输出功率的不同进行多块组合，发电机功率最大支持到3.0千瓦。