利用风力发电机的高效充电电路

 

　　1.输出200W风力发电机充电电路

　　这是面向风车直径Im.功率150W级的微型风力发电机充电电路，输入电压20V—80V.对12V铅蓄电池充电。电路采用下图所示的斩波型降压PWM开关方式，不需要变压器，只要电感，故电路简单。

　　具体电路如下图。

　　大电流开关使用N沟道MOS型功率管2SK3176，耐压150V，最大漏极电流120A。控制电路采用PWM开关电源lCTIA94。滤波电感63μH采用成品。驱动变压器Tl自制，匝数比1:1，在小型磁罐内用φ0.3mm漆包线，初、次级各绕30匝。

　　电路的输入部分采用了前馈控制电路，示于下图，为了使风力发电机工作在最佳状态，与输入电压的三次方成比例的电流为输入电流。由晶体管Trl与三个串联的稳压二极管等组成近似的三次方电路，生成与输入电压的三次方成比例的电压，实现前馈控制特性。

　　在下图中，误差放大器的同相端接基准电压。当反相端电压低于同相端电压时，PWM的脉冲宽度变大，开关电路的输出电流增加。上图中的基准电压Vref取自TL494(14)脚Sv电压的分压，约50mV。当风力发电机的电压Vin增大时，经下图中Rl、R2的分压从Trl的发射极输出。设电流取样电阻R8=lOOmΩ,若这个输出电压低于ZD1的稳压值，电流Is就流经R3、R7。若高于ZD1的稳压值，则有附加电流流经ZD1、R4、R7。若有更高电压，就会有附加电流流经ZD2、R5、R7或ZD3、R6、R7。这几路电流合起来，使V;。升高时Is快速增大。适当选择ZD1—ZD3，R3—R5，则有：Is=kxVin3式中k为比例系数。

　　另外，来自风力发机的电流Iin在Rs两端产生电压降IimR8，误差放大器同相端输入电压Ve：

　　如果Vref=0，则发电机电流Iin就和电压Vin的立方成正比。

　　单刀5掷开关是最佳负荷选择开关。根据桨叶的形状和发电机的输出电压，用此开关可选择最佳负荷，使得在任何风速下都可得到最大输出。电路的输出开关电路用2通道驱动，当TIA94的(13)脚接5v时工作在推挽方式。

　　此方式下开关ON的占空比在50%以下，即使因输入、输出电压差大也无问题。此外，由于Tr6和Tr7交互工作，输出纹波得以减小。

　　本电路在功率为20W—200W时，效率达到85%—90%。