风力发电机对蓄电池的充电电路

　(1)用一个二极管的电路

最简单的电路是在风力发电机与蓄电池之间插入一个二极管，就可实现充电。下图a是基本原理电路，下图b是使用三相风力发电机的实际电路。当风速增大，风车转速升高使发电机输出电压高于蓄电池电压时，充电电流就流进蓄电池。用这种简单的充电电路，风速小时输出电压低，要能够充电需风速增大，但即使风速达到要求，由于发电机的输出电压被蓄电池电压钳位，发电机的负荷转矩变大，将风车转速抑制在一定值，因而不能工作在最佳负荷点，效率也不高。

　　(2)利用DC-DC变换器的控制电路

电路如下图，在风力发电机与蓄电池之间插入DC-DC交换器，可有效应对风速变化，使风力发电机工作在最高效率点。

　　(3)从风力发电机取得最大输出

在上图电路中，从发电机一侧看负荷侧的输入特性示于下图a。当风速增大使发电机输出电压上升，达到蓄电池电压(12V或24V)开始充电时，发电机的输出电压会被钳位于蓄电池电压。这时发电机负荷转矩急剧增大，即便风力强，风车转速也被固定在某一值。

这恰好使发电机变成电流源，把电池作为负荷而工作。

通常，风速恒定的时候，风车的转速能使风车产生最大转矩，即最佳转速。例如直径1.3m、最佳转速比为55的风车的最佳负荷如下图b所示。在没计上图所示电路时，发电机侧的输入特性应符合下图b的特性，使在任何风速下都可得到最大输出。

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。