小型风力发电机控制器设计
小型风力发电系统的设计与优化
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小型水平轴风力机限速控制机构设计方法的选择
功率 ． 能避开 强 风 ． 制转速 。 又 控
１２ ． 侧 翼 式 风 轮 侧 偏 ［］ ３
在 风 轮 后 扫 略 面 外 ｆ １５ 处 ） 性 连 接 一 个 侧 约 ． 刚 翼 （ 称 风 铲 ） 其 面 积 为 （ ．１ ０Ｏ ） 尾 舵 铰 接 于 风 俗 ， ００ ～ ．３ Ａ ， 轮 后 侧 并 用 调 整 弹 簧 将 它 连 接 到 机 座 上 ． 图 ２所 示 。 见
关键词 ： 限速 控 制 机 分 类 号 ：Ｈ１２ Ｔ １ Ｔ １ ；Ｍ３ ５
文 献标 识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ０ ４ ９ （０ １１－ ０ ３ ０ １０ — ９ ８２ １） ２ ０ ３ － ３
愿 意 采 用 此 种 调 速 方 式 ． 是 它 的 设 计 计 算 比较 复 杂 。 但 风 轮 偏 离 风 向 ６角 后 ． 与 风 向 垂 直 的 扫 掠 面 积 变 为
［ ］ 王科元． ４ 基于 Ｐ０ ｒ Ｅ的渐开线斜齿 轮参数化设计 ［］ ／ Ｊ． 机械设
计 与 制 造 ．０ ５５： — ８ ２０ （ ２ ２ ． ）７ ［ ］ 杨 军 ． 于 Ｐ０Ｅ 的渐 开 线 齿 轮 参 数 化 设 计 ［］ 合 机 床 ５ 基 ｒ／ Ｊ． 组 与 自动 化加 工 技 术 ．０ ５１） ６ １． ２ ０ （０： — ８ １
参 考 文 献
［ ］ 李 世 国 ，李 强 ．ｒ Ｅ Ｇ Ｎ Ｅ ｌｆ ｅ中 文 版 范 例 教 程 １ Ｐ ｏ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ Ｗｉ ｉ ／ ｄｒ 『 ． 京 ： 械 工 业 出版 社 ． ０ ４ Ｍ］ 北 机 ２０．
比 ， 此 ， 变 Ａ 因 改 或 ｃ ， 能 控 制 风 力 机 的 转 速 及 功 ｎ就
率 。风 轮 偏 侧 可 使 Ａ 减 少 ， ｃ 的 改 变 又 可 以 通 过 桨 而 ｎ
小型风力发电控制系统的设计与实现
小型风力发电控制系统的设计与实现作者：徐玲来源：《数字技术与应用》2010年第12期摘要:本文介绍了小型风力发电系统的基本组成,采用C8051F410单片机作为控制核心,对系统的主电路和外围电路进行了设计;通过软件控制,得到了不同风速和负载条件下的最大功率跟踪控制、负载跟踪控制及蓄电池充放电控制的实验结果,实验结果良好,基本验证了系统软硬件设计的合理性及小型风力发电系统集成控制的可行性。
关键词:风力发电 C8051F410 功率控制中图分类号:TM614 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2010)12-0110-021 系统设计本文提出了小型风力发电系统的硬件电路设计方案,并结合软件算法,实现了此小型风力发电控制系统,该系统主要由风力机模拟器、发电机、控制系统和负载构成。
系统工作原理:直流电动机驱动永磁同步发电机,进而发出的三相交流电经不可控整流桥变为直流电输入给DC/DC变换器;控制器通过检测相关模拟量,产生PWM信号控制DC/DC变换器的占空比,以实现对系统的控制;逆变器将蓄电池和斩波器输出的直流电变成交流电供给交流负载使用。
2 系统硬件电路设计风力发电系统的硬件构成决定了电力变换的效率和系统的成本,因此如何构造硬件结构就显得十分重要。
在进行硬件回路设计的时候,满足性能要求的前提下,应使主回路的结构简单化,从而在提高能量变换效率的同时降低系统成本。
主回路是指从永磁同步发电机发出的电能到达负载和蓄电池所经过的所有电路,主要包括三相不可控整流器和Buck变换器。
系统主电路如图1所示[1]。
系统采用C8051F410为主控制器,它具有上电复位、VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器,能构成独立工作的片上系统。
FLASH存储器具备在线编程能力,即可以现场更新8051固件。
用户可以通过软件对控制器外设灵活控制,可以关断任何一个或所有外设,以节省系统功耗。
系统设计中,C8051F410单片机共有5路检测信号输入:蓄电池电流和电压、负载输入电流、发电机输出电流和输出电压、一路控制信号输出、Buck变换器的PWM控制信号。
小型家用风力发电机毕业设计
小型家用风力发电机毕业设计1000字一、设计内容本次设计的目的是设计一台小型家用风力发电机，能够在一个家庭中使用。
此发电机可产生电流，将电力储存到电池中，通过逆变器将直流电转为交流电供应家庭用电。
设计将包括以下内容：1. 选择合适的风轮尺寸和型号。
2. 选出合适的发电机和电路。
3. 逆变器的设计与制作。
4. 发电机和逆变器的控制系统。
5. 外壳的设计和制造。
二、设计原理风力发电机是利用风能产生的机械能转变为电能的装置。
当环境中的风吹在旋转的叶片上时，通过叶轮将机械能传递给发电机。
发电机会将机械能转化为电能并储存在电池中，其后逆变器会将直流电变为交流电以供应各项家庭电力需求。
三、设计细节1. 风轮：通过大气压力的力量，使叶片旋转，最终达到发电目的。
在此设计中，我们选择了一种直径为0.9米，叶片数为三的风轮。
2. 发电机：发电机是小型家用风力发电机的核心。
在此设计中，采用了一台带有稳定器的直流发电机。
发电机输出电流的功率为250W。
3. 逆变器：逆变器可以将直流电转换为交流电，以供应家庭用电。
我们选择了一台可以将12伏直流电转换为220伏交流电的逆变器。
4. 控制系统：我们需要对风力发电机进行控制。
控制系统是根据风速来控制发电机的转速，将飞轮的转速保持在一个稳定范围内。
5. 外壳：外壳是保护小型家用风力发电机内部设备的一个重要部分。
我们选择了一种轻质的、具有良好透气性的材料来制作外壳。
四、设计结果这款小型家用风力发电机的核心部件是发电机和逆变器。
通过控制系统，可以在不同风速下保持转速的稳定。
外壳可以保护内部设备，同时也起到状觉上的美观作用。
通过此设计，我们发现小型家用风力发电机是最佳可持续能源选择之一。
它可以为家庭提供一定量的电力，同时具有环保和节能的特点。
小型风力发电机控制器设计
小型风力发电机控制器设计一、引言二、设计原理1.风速监测风速监测是风力发电机控制的基础，可以使用风速传感器或者压力传感器来实时测量风速。
将传感器与单片机连接，获取实时的风速数据。
2.转速测量转速测量用于监测发电机的转速，以便控制器判断发电机是否在安全范围内运行。
可以使用霍尔元件或者光电传感器等装置实时测量发电机的转速。
3.功率控制根据预设的功率曲线控制发电机的工作。
通过计算机算法，将实时监测到的风速和转速数据与预设的功率曲线进行比较，如果风速和转速达到预设的要求，则控制器将保持发电机的工作状态。
如果风速和转速不能满足要求，则控制器将停止发电机的工作或者切换到备用能源。
4.停机保护在发电机工作过程中，如果出现故障或者超负荷的情况，控制器应该及时停机以防止设备损坏。
可以设置过载保护、欠压保护和过压保护等功能，检测当前环境是否安全，并根据检测结果来控制发电机的运行状态。
三、设计步骤1.确定需求和功能：根据实际需要，确定设计的功能和要求，如额定功率、额定转速、保护等级等。
2.采用合适的硬件：选择合适的单片机和传感器等硬件设备，保证系统的性能和稳定性。
3.硬件设计：根据系统需求，设计并搭建硬件电路，将传感器和单片机进行连接。
4.软件编程：使用相应的开发工具对单片机进行编程，实现风速监测、转速测量、功率控制和停机保护等功能。
5.调试和优化：对整个系统进行调试和优化，确保系统的稳定和可靠运行。
四、设计实例以STC89C52单片机为核心，采用风速传感器和霍尔元件进行风速监测和转速测量，设置合理的功率曲线，实现小型风力发电机的控制。
五、结论本文介绍了一种小型风力发电机控制器的设计原理和实现步骤，通过风速监测、转速测量、功率控制和停机保护等功能，实现对小型风力发电机的稳定控制和保护。
该设计可以提高风力发电机的利用效率，减少能源浪费，具有一定的应用价值和推广前景。
微型风力发电机的设计与制造
微型风力发电机的设计与制造随着环保意识的提高和新能源的广泛应用，微型风力发电机逐渐成为一种趋势，被广泛应用于家庭、学校、农村等领域。
在本文中，我将介绍微型风力发电机的设计与制造流程。
一、设计首先，设计是微型风力发电机制造的重要环节。
在设计中，需要考虑以下几个方面：1.1 风轮设计风轮的设计是微型风力发电机的核心。
风轮应该具备如下特点：（1）具有足够的面积面积通常控制在50-60平方厘米左右，面积过小会使发电效率低下。
（2）合适的叶片数量一般来说，叶片数量为3-5片为佳，因为旋转速度不会太慢或太快。
（3）合适的材质常见的材质有塑料、木材、铝合金等，选择材料时要考虑材料的强度、重量、成本和易加工性等因素。
（4）减少风阻力在设计风轮时，需要减小风阻力，从而提高发电效率。
1.2 发电机设计微型风力发电机中常用的是直流发电机。
发电机的选择要根据风轮的转速匹配。
具体要求可参考厂家提供的技术数据。
1.3 控制器设计控制器通常是微型风力发电机的核心部件之一，它能够实时检测风轮的转速，并根据转速调节输出电压和电流。
1.4 塔架设计塔架的设计需要考虑到风轮的高度，风速和塔架的稳定性，一般需要在地面上混凝土基础上架设。
二、制造2.1 风轮制造在制造风轮时，首先需要根据设计图纸制作叶片，并考虑叶片的重心和均衡。
其次，需要制造风轮骨架，根据骨架形状来加工好齿轮，该齿轮与风轮直径相等，定位固定在骨架中间，轴向风轮输出转速。
2.2 发电机制造发电机的制造需要根据设计图纸加工各部件，如定子、转子和轴承等。
2.3 控制器制造控制器制造需要选择合适的电子元器件，如电容器、电阻器、磁性元件等，并制作出完善的电路板。
2.4 塔架制造塔架制造通常需要使用钢材，并进行切割，焊接和装配等工艺。
三、安装安装时需要先将塔架安装在地面上，并固定好，然后将风轮装在塔架的顶部，并与发电机和控制器接线连接。
最后，在安装好的组件上附加警示标志，避免外力干扰。
独立式民用小型风力发电机及控制器的设计
独立式民用小型风力发电机及控制器的设计AbstractThis paper presents the design of a standaloneresidential small-scale wind turbine and controller for home-based electrical power generation. The system consists of a Wind Turbine Generator (WTG), Battery and Charge Controller. The Wind Turbine Generator is a three-phase permanent magnet generator with a rated power of 1000 Watts. The Battery and Charge Controller ensures the proper functioning of thesystem by regulating the charging and discharging of the battery. The controller also controls the output voltage ofthe WTG.IntroductionAs the world becomes more dependent on energy, renewable energy technologies such as wind power are continuing to grow in popularity. Residential wind power systems offer several advantages to homeowners, including reduced electricity bills and lower carbon emissions. In this paper, we present the design of a standalone residential small-scale wind turbine and controller that can be easily installed by homeowners.Design of Wind Turbine GeneratorA small-scale wind turbine generator is designed to take advantage of the kinetic energy of wind to produce electrical energy. Permanent magnet generators are used in many small-scale wind turbines because of their high efficiency, low maintenance, and ease of use. The Wind Turbine Generator (WTG) used in this system is a three-phase permanent magnet generator with a rated power of 1000 Watts. The generator ismounted on a pole and connected to the battery via cables. The blades of the turbine are designed to capture the maximum wind energy and turn the generator.Design of Battery and Charge ControllerTo ensure the proper functioning of the system, it is essential to regulate the charging and discharging of the battery. The charge controller ensures that the battery is not overcharged or over-discharged, which can damage the battery. The controller also regulates the output voltage of the WTG. Our controller uses a microprocessor-based system to automatically control the charging and discharging of the battery.The charge controller consists of two main sections, which are the charging section and the discharging section. The charging section is responsible for regulating the charging of the battery from the WTG. The discharging section is responsible for regulating the discharging of the battery to the load. The charge controller constantly monitors the battery voltage and adjusts the charging and discharging rate accordingly.ConclusionThe design of a standalone residential small-scale wind turbine and controller has been presented. The system includes a Wind Turbine Generator, Battery, and Charge Controller. The WTG is a three-phase permanent magnet generator with a rated power of 1000 Watts. The Battery and Charge Controller ensure the proper functioning of the system by regulating the charging and discharging of the battery. The controller also controls the output voltage of the WTG. This system can be easily installed by homeowners and offersmany benefits, including reduced electricity bills and lower carbon emissions.。
小型风力发电控制系统的设计与实现
文章 编 号 ： Ｏ ７ ９ １ （ ０ ０ １ －０ １ — ２ ｌ Ｏ — ４ ２ １ ） ｌ ０ ０ ６ ２
路 的 结构 简 单 化 ， 而在 提 高 能量 变换 效率 从 的同 时降 低 系统 成 本 。 回路 是 指 从永 磁 同 主 步 发 电机 发 出 的 电能 到 达 负 载 和 蓄 电池所 经 过 的昕 有 电路 ， 主要 包 括三 相 不 可控 整流 器和 Ｂ ｃ 变换器 。 ｕｋ 系统 主 电路如 图ｌ 所示 …。 系统 采 用 Ｃ８ ５ｌ ｌ 为 主控 制 器 ， 具 ０ Ｆ４ Ｏ 它 有上 电复 位 、 ＶＤＤ监 视 器 、 门狗 定 时器 和 看 时钟 振 荡器 ， 能构成 独立 工 作 的片上 系统 。 Ｆ Ｌ Ｓ Ａ Ｈ存储 器 具 备 在 线 编程 能力 ， 即可 以现
１ 系统设计
本 文 提 出 了小 型 风力 发 电 系 统 的硬 件 电路 设 计 方 案 ， 结 合软 件 算法 ， 现 了 此 并 实 小 型 风力 发 电控 制 系统 ， 系统 主 要 由风 力 该 机模 拟器 、 电机 、 制系统 和 负 载丰 成 。 发 控 句 系统 ］ 作 原理 ： 流 电动 机驱 动 永 磁 同 － 直 步 发 电机 ， 进而 发 出 的三相 交流 电经 不可 控 整 流桥 变为 直流 电输 入 给 Ｄｃ／ ＤＣ变 换 器 ； 控 制器 通 过检 测相 关模 拟 量 ， 生ＰＷ Ｍ信 产
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学 术论 坛 ・
小型风 力发 电控制 系统的设计 与实现
徐 玲ｌ ＇ （ ． 军航 空工程 学 院 山 东烟 台 ２ ４ ０ １海 ６ ０ ０；２． 台工 程职 业 技 术 学 院机 电工 程 系 山 东 烟 台 烟 ２４０） ６ ０ ６
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发电
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充电
放电
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状态说明：
状态 1：风机不发电，由蓄电池单独为负载供电；
状态 2：风机发电，由风机和蓄电池一起为负载供电；
状态 3：风机发电，为蓄电池充电，风机和蓄电池都没有为负载供电；
可控型整流器如图2.2所示，其使用的是全控或半控型的功率开关管，如门极可关断晶体管GTO、功率MOSFET或门极绝缘双极性晶体管GTR等。
图2. 2可控整流桥式电路
不可控整流器如图2.3所示，其使用的是不可控型的功率开关管，如大功率二极管，该电路具有结构简单、功耗低、成本低等优点，普遍应用在中、小功率发电系统中。
对小型风力发电机及其相关控制技术的研究，来改进和完善风力发电技术，为风力发电技术的发展提出一些创造性的想法。
二
2.1
普通的独立式小型风力发电系统由风力发电机、控制系统、整流电路、斩波电路、蓄电池充放电控制电路、蓄电池及其用电设备组成（见图 2.1），其中整流电路和斩波电路也可以合称为电能变换单元电路，它实现了将风能转换为电能和变换为能够使用的电能的整个过程。利用风力带动发电机发电，将发出的电能存储在蓄电池中，在需要使用的时候再把存储的电能释放出来。
电子设计竞赛教程
考试(设计报告)
题目：小型风力发电机控制器设计
摘要
现有的小型风力发电系统存在能量转换效率低、蓄电池使用寿命短、控制简单和缺乏完整的系统功率控制等问题。因此提高对蓄电池的充电速度，减少充电损耗，正确地监控蓄电池状态，确保蓄电池的正确使用、延长蓄电池的使用寿命对小型风力发电有着重要意义。本设计的目的是在分析现有的小型风力发电系统的基础上，设计简单、高效、高可靠性的风机控制器，实现风电系统可靠及优化运行。
④与火力发电相比，风力发电机组建设的占地面积要远远小于火力发电，并且风力发电既可以并网运行，也可以和其他能源，如柴油发电、太阳能发电、水力发电组成互补系统。还可以独立运行。对于解决边远无电或供电困难地区的用电问题提供了现实的可行性。
由以上所述可以看出，风力发电对我国的经济发展有着巨大的意义。作者希望通过
我国的风能资源十分丰富，目前已经探明的风能储量约为3226GW，其中可利用风能约为253GW，主要分布在西北、华北和东北的草原和戈壁以及东部和东南沿海及岛屿上。据统计，截至到2006年底，我国大陆地区已建成并网型风电场91座，累计运行风力发电机组3311台，总容量达259.9万kW。已经建成并网发电的风场主要分布在新疆、内蒙、广东、浙江、辽宁等16个省区。根据电监会公布的数据，截至2006年底,中国发电装机容量达到62200万kW，风力发电占全国总装机容量的0.42%。和火力发电相比，风力发电还具有以下显著的优点：
状态 4：风机发电，为蓄电池充电的同时也为负载供电。
由以上状态分析可以看出，风力发电系统一般都是在以上四种状态下工作的，随着外界环境的变化，如风速、风向的不同，还有负载工作情况的变化，整个风力发电系统是在四种状态间切换工作的。
当由于环境风速低于风力机的启动风速，而使风力发电机无法发电时，则要由蓄电
池为负载供电，这就是第一种工作状态；当风速足够大，风力发电机可以发电，且蓄电
①风能是一种可再生的洁净能源，它既不消耗自然资源，也不污染环境，这是火力发电所无法比拟的。
②风力发电系统的建设周期要比火力发电系统短，而且投入的资金也要少得多。
③由于现代高科技技术得融入，使得风力发电的可靠性得到显著提高。大中型风力发电机组的可靠性从80年代的50％提高到98％，已经高于火力发电，并且机组寿命可达20年以上。
本设计以单片机8051的加强版STC12C5A60S2为核心控制整个电路，具体由风力发电机、控制系统、整流电路、斩波电路、蓄电池充放电控制电路、蓄电池及其用电设备组成，功能上能保证系统安全运行，在电气特性和机械特性允许范围内运行。减少风速随机变化对输出电能的影响，使输出电压稳定，减少纹波。合理调度系统电能，保证向负载提供连续电能。保护蓄电池，防止过充和过放，提供足够充电能量进行快速充电。
综上所述，本设计将具有可靠性更高、价格更廉等优势，对于增强市场竞争能力，加速小型风力发电的普及和应用，节约能源和保护环境都具有重要意义。
关键词：发电机 整流 锂电池 环保
一
随着现代工业的发展和社会的进步，人们对供电持续性和供电量的要求也越来越高。而煤炭、石油的日趋减少，开发新能源成为当今社会最热门的话题之一。风能作为一种自然资源，它有取之不尽、清洁无污染等优点，所以被人们称为“绿色资源”受到青睐。利用可再生能源可以节约能源和保护环境，而风力发电与其它再生能源相比，更具竞争潜力，因而发展迅速。
发电机发出的电能较多，除了满足为蓄电池充电外，还可以为负载供电，这就是第四种
工作状态。
2.3
2.3.1
在发电系统中，整流模块是非常重要的一个环节。发电机发出的交流电能必须通过整流模块，整形成直流电能，才能向蓄电池充电，或给后接负载供电。根据发电系统的容量不同，整流器可分为可控整流器和不可控整流器两种，可控型整流器主要用在大功率的发电系统中，可以克服由于电感过大引起的体积大、功耗大等缺点；不可控型整流器主要用在功率较小的发电系统中，其特点是体积小、成本较低。
图2.1小型风力发电系统结构示意图
2.2 风电系统的运行特点
对于独立运行的小型风力发电系统,它的工作情况主要由风速、蓄电池状态和负载情况决定,发电机输出的能量要与负载当前消耗的能量以及蓄电池所能储存的能量总和匹配。系统运行状态的分析如表2.1所示：
表2.1风电系统运行模式
状态是否存在
风机状态
蓄电池状态
池不需要充电时，则可以由风力机和蓄电池一同为负载供电，若负载较小时，也可由风
力发电机单独为负载供电，这就是第二种工作状态；当风速不是很大，且蓄电池亏电较
为严重时，为了保护蓄电池，则需要停止为负载供电，而风力发电机只为蓄电池充电，
这就是第三种工作状态；与第三种状态类似，当蓄电池亏电严重，而风速较大时，风力