利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的高效充電電路

大電流開關(guān)使用N溝道MOS型功率管2SK3176，耐壓150V，最大漏極電流120A。控制電路采用PWM開關(guān)電源lCTIA94。濾波電感63μH采用成品。驅(qū)動(dòng)變壓器Tl自制，匝數(shù)比1:1，在小型磁罐內(nèi)用φ0.3mm漆包線，初、次級(jí)各繞30匝。

　　電路的輸入部分采用了前饋控制電路，示于下圖，為了使風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作在最佳狀態(tài)，與輸入電壓的三次方成比例的電流為輸入電流。由晶體管Trl與三個(gè)串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管等組成近似的三次方電路，生成與輸入電壓的三次方成比例的電壓，實(shí)現(xiàn)前饋控制特性。

　　在下圖中，誤差放大器的同相端接基準(zhǔn)電壓。當(dāng)反相端電壓低于同相端電壓時(shí)，PWM的脈沖寬度變大，開關(guān)電路的輸出電流增加。上圖中的基準(zhǔn)電壓Vref取自TL494(14)腳Sv電壓的分壓，約50mV。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電壓Vin增大時(shí)，經(jīng)下圖中Rl、R2的分壓從Trl的發(fā)射極輸出。設(shè)電流取樣電阻R8=lOOmΩ,若這個(gè)輸出電壓低于ZD1的穩(wěn)壓值，電流Is就流經(jīng)R3、R7。若高于ZD1的穩(wěn)壓值，則有附加電流流經(jīng)ZD1、R4、R7。若有更高電壓，就會(huì)有附加電流流經(jīng)ZD2、R5、R7或ZD3、R6、R7。這幾路電流合起來，使V;。升高時(shí)Is快速增大。適當(dāng)選擇ZD1—ZD3，R3—R5，則有：Is=kxVin3式中k為比例系數(shù)。

　　另外，來自風(fēng)力發(fā)機(jī)的電流Iin在Rs兩端產(chǎn)生電壓降IimR8，誤差放大器同相端輸入電壓Ve：

　　如果Vref=0，則發(fā)電機(jī)電流Iin就和電壓Vin的立方成正比。

　　單刀5擲開關(guān)是最佳負(fù)荷選擇開關(guān)。根據(jù)槳葉的形狀和發(fā)電機(jī)的輸出電壓，用此開關(guān)可選擇最佳負(fù)荷，使得在任何風(fēng)速下都可得到最大輸出。電路的輸出開關(guān)電路用2通道驅(qū)動(dòng)，當(dāng)TIA94的(13)腳接5v時(shí)工作在推挽方式。

　　此方式下開關(guān)ON的占空比在50%以下，即使因輸入、輸出電壓差大也無問題。此外，由于Tr6和Tr7交互工作，輸出紋波得以減小。

　　本電路在功率為20W—200W時(shí)，效率達(dá)到85%—90%。