一種微型水力發(fā)電綜合控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種微型水力發(fā)電綜合控制器，具體是一種利用小功率水力發(fā)電機(jī)推動(dòng)大功率的用電設(shè)備的控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]水力發(fā)電是指以水具有的重力勢能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能的水沖水輪機(jī)，水輪機(jī)即開始轉(zhuǎn)動(dòng)，若我們將發(fā)電機(jī)連接到水輪機(jī)，則發(fā)電機(jī)即可開始發(fā)電。如果我們將水位提高來沖水輪機(jī)，可發(fā)現(xiàn)水輪機(jī)轉(zhuǎn)速增加。因此可知水位差愈大則水輪機(jī)所得動(dòng)能愈大，可轉(zhuǎn)換之電能愈高。能量轉(zhuǎn)化過程是:上游水的重力勢能轉(zhuǎn)化為水流的動(dòng)能，水流通過水輪機(jī)時(shí)將動(dòng)能傳遞給汽輪機(jī)，水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。因此是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。
[0003]由于水電站自然條件的不同，水輪發(fā)電機(jī)組的容量和轉(zhuǎn)速的變化范圍很大。通常小型水輪發(fā)電機(jī)和沖擊式水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速水輪發(fā)電機(jī)多采用臥式結(jié)構(gòu)，而大、中型代速發(fā)電機(jī)多采用立式結(jié)構(gòu)。由于水電站多數(shù)處在遠(yuǎn)離城市的地方，通常需要經(jīng)過較長輸電線路向負(fù)載供電，因此，電力系統(tǒng)對水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性提出了較高的要求:電機(jī)參數(shù)需要仔細(xì)選擇；對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要求較大。水輪機(jī)的輸出軸與固定在水面或岸邊上的發(fā)電機(jī)相接，構(gòu)成分裝式結(jié)構(gòu)。這些機(jī)組中的調(diào)速數(shù)頻穩(wěn)壓問題，長期來都未能得到重視與解決，大多數(shù)機(jī)組中沒有調(diào)速裝置，普遍存在用電負(fù)載變化時(shí)，機(jī)組輸出電壓在相當(dāng)大的范圍內(nèi)激烈波動(dòng)，要靠人工監(jiān)視機(jī)組電壓并相應(yīng)手動(dòng)開閉伐門，這樣不僅電站值班人員工作緊張，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且也難以保證變載情況下電壓的穩(wěn)定。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種更加充分利用水力資源、避免自然資源的浪費(fèi)、利用小功率水力發(fā)電機(jī)推動(dòng)大功率用電設(shè)備的微型水力發(fā)電綜合控制器。
[0005]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。
[0006]本實(shí)用新型提供的一種微型水力發(fā)電綜合控制器，包括水力發(fā)電機(jī)、負(fù)荷調(diào)壓模塊、適配器模塊、主控制器模塊、充放電控制模塊、逆變器模塊和蓄電池；所述水力發(fā)電機(jī)的輸出端分別與負(fù)荷調(diào)壓模塊、適配器模塊連接，所述負(fù)荷調(diào)壓模塊通過主控制器模塊與逆變器模塊連接，所述逆變器模塊給外部負(fù)載供電；所述適配器模塊通過充放電控制模塊與蓄電池連接，所述充放電控制模塊還與主控制器模塊連接。
[0007]所述主控制器模塊為MCU微電腦主控器。
[0008]所述負(fù)荷調(diào)壓模塊中的雙向可控硅與電阻R串聯(lián)后串接于水力發(fā)電機(jī)的兩輸出端之間，所述雙向可控硅的控制極通過可控硅驅(qū)動(dòng)單元與主控制器模塊連接，所述水力發(fā)電機(jī)的兩輸出端之間還串聯(lián)有電壓傳感器A，所述電壓傳感器A的信號(hào)輸出端與主控制器模塊連接。
[0009]所述充放電控制模塊中的PWM驅(qū)動(dòng)單元A的一端與主控制器模塊連接，另一端分別與功率場效應(yīng)管Q3、Q4的柵極連接；所述充放電控制模塊中的電壓傳感器B的信號(hào)輸出端與主控制器模塊連接。
[0010]所述逆變器模塊中的PWM驅(qū)動(dòng)單元B的一端與主控制器模塊連接，另一端分別與功率場效應(yīng)管Q1、Q2的柵極連接，所述功率場效應(yīng)管Q1、Q2源級(jí)相連，且所述功率場效應(yīng)管Q1、Q2兩個(gè)漏極通過變壓器Tl與外部負(fù)載連接。
[0011]所述變壓器Tl的輸出端通過雙電源切換器K與外部負(fù)載連接。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果在于:更加充分利用水力資源，避免自然資源的浪費(fèi)，利用小功率水力發(fā)電機(jī)推動(dòng)大功率用電設(shè)備；使用水力資源作為能源體，有很強(qiáng)的適應(yīng)性，能在明槽、閘壩、豎井以及管道等多種條件下應(yīng)用，利用山區(qū)，小溪、塘壩以及灌渠等，低水頭、小流量零星的微小水能資源發(fā)電。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面進(jìn)一步描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。
[0016]如圖1和圖2所示的一種微型水力發(fā)電綜合控制器，包括水力發(fā)電機(jī)、負(fù)荷調(diào)壓模塊、適配器模塊、主控制器模塊、充放電控制模塊、逆變器模塊和蓄電池；所述水力發(fā)電機(jī)的輸出端分別與負(fù)荷調(diào)壓模塊、適配器模塊連接，所述負(fù)荷調(diào)壓模塊通過主控制器模塊與逆變器模塊連接，所述逆變器模塊給外部負(fù)載供電；所述適配器模塊通過充放電控制模塊與蓄電池連接，所述充放電控制模塊還與主控制器模塊連接。
[0017]所述主控制器模塊為MCU微電腦主控器。
[0018]所述負(fù)荷調(diào)壓模塊中的雙向可控硅與電阻R串聯(lián)后串接于水力發(fā)電機(jī)的兩輸出端之間，所述雙向可控硅的控制極通過可控硅驅(qū)動(dòng)單元與主控制器模塊連接，所述水力發(fā)電機(jī)的兩輸出端之間還串聯(lián)有電壓傳感器A，所述電壓傳感器A的信號(hào)輸出端與主控制器模塊連接。當(dāng)MCU微電腦主控器通過電壓傳感器A檢測到微型水力發(fā)電機(jī)的電壓高于設(shè)定電壓(220V)時(shí)，M⑶微電腦主控器就會(huì)增大高頻脈沖信號(hào)占空比通過雙向可控硅驅(qū)動(dòng)單元控制雙向可控硅使電阻R功率增大，相反，當(dāng)MCU微電腦主控器通過電壓傳感器A檢測到微型水力發(fā)電機(jī)的電壓低于設(shè)定電壓(220V)時(shí)，MCU微電腦主控器會(huì)減小高頻脈沖信號(hào)占空比通過雙向可控硅驅(qū)動(dòng)單元控制雙向可控硅使電阻R功率減小，由于微型水力發(fā)電機(jī)輸出的功率是恒定的，當(dāng)電阻R消耗的功率增加時(shí)，通過R的電流就會(huì)增大，串聯(lián)電路中電流處處相等，由歐姆定律P = UI可知:發(fā)電機(jī)兩端電壓U必會(huì)降低，相反就會(huì)增加，所以負(fù)荷調(diào)壓器是通過調(diào)節(jié)電阻R消耗的功率達(dá)到穩(wěn)壓目的。
[0019]所述充放電控制模塊中的PWM驅(qū)動(dòng)單元A的一端與主控制器模塊連接，另一端分別與功率場效應(yīng)管Q3、Q4的柵極連接；所述充放電控制模塊中的電壓傳感器B的信號(hào)輸出端與主控制器模塊連接。當(dāng)MCU微電腦主控器通過電壓傳感器I檢測到電池電量充滿時(shí)，MCU微電腦主控器通過PWM驅(qū)動(dòng)單元A控制功率場效應(yīng)管Q3、Q4關(guān)斷停止充電。
[0020]所述逆變器模塊中的PWM驅(qū)動(dòng)單元B的一端與主控制器模塊連接，另一端分別與功率場效應(yīng)管Q1、Q2的柵極連接，所述功率場效應(yīng)管Q1、Q2源級(jí)相連，且所述功率場效應(yīng)管QU Q2兩個(gè)漏極通過變壓器Tl與外部負(fù)載連接；所述變壓器Tl的輸出端通過雙電源切換器K與外部負(fù)載連接。由MCU微電腦主控器產(chǎn)生交變波形，變壓器Tl、功率場效應(yīng)管Ql和Q2、PWM驅(qū)動(dòng)單元B完成升壓穩(wěn)壓過程。把來自電池的直流電變成正弦交流電，輸送到雙電源切換器K，當(dāng)水力微型發(fā)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)切換到市電或其它電源繼續(xù)供電，保證電器設(shè)備不間斷供電。
[0021]適配器模塊由變壓器T2、整流橋堆UR、電容C組成；其輸入端與水力發(fā)電機(jī)輸出端連接，輸出端與充放電控制器連接，來自水力發(fā)電機(jī)的電源經(jīng)過負(fù)荷調(diào)壓器使電壓穩(wěn)定在一定范圍后經(jīng)過T2降壓，UR整流，電容C濾波變成可用于電池充電的直流電源。
[0022]本實(shí)用新型把來自微型水力發(fā)電機(jī)的微小電能通過蓄電池慢慢儲(chǔ)存起來，需要用電時(shí)，由逆變器變?yōu)?20V穩(wěn)定的交流電源供用電設(shè)備使用，輸出功率的大小主要由蓄電池和逆變器決定。由于輸出電壓、功率與水流大小沒有直接關(guān)系，不需用電時(shí)可以把電能儲(chǔ)存起來，因此既可以達(dá)到充分利用水資源，避免浪費(fèi)又減小值班人員工作量。來自微型水力發(fā)電機(jī)的電經(jīng)過負(fù)荷調(diào)壓模塊把電壓限制在230V以內(nèi)，然后經(jīng)過適配器模塊把電壓變?yōu)檫m合電池充電的電壓，由充放電控制模塊控制充電電壓、電流對電池充電，電池充滿自動(dòng)停止充電，然后由逆變器模塊變壓為220V的交流電源供用電設(shè)備使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微型水力發(fā)電綜合控制器，包括水力發(fā)電機(jī)、負(fù)荷調(diào)壓模塊、適配器模塊、主控制器模塊、充放電控制模塊、逆變器模塊和蓄電池，其特征在于:所述水力發(fā)電機(jī)的輸出端分別與負(fù)荷調(diào)壓模塊、適配器模塊連接，所述負(fù)荷調(diào)壓模塊通過主控制器模塊與逆變器模塊連接，所述逆變器模塊給外部負(fù)載供電；所述適配器模塊通過充放電控制模塊與蓄電池連接，所述充放電控制模塊還與主控制器模塊連接。
2.如權(quán)利要求1所述的微型水力發(fā)電綜合控制器，其特征在于:所述主控制器模塊為MCU微電腦主控器。
3.如權(quán)利要求1所述的微型水力發(fā)電綜合控制器，其特征在于:所述負(fù)荷調(diào)壓模塊中的雙向可控硅與電阻R串聯(lián)后串接于水力發(fā)電機(jī)的兩輸出端之間，所述雙向可控硅的控制極通過可控硅驅(qū)動(dòng)單元與主控制器模塊連接，所述水力發(fā)電機(jī)的兩輸出端之間還串聯(lián)有電壓傳感器A，所述電壓傳感器A的信號(hào)輸出端與主控制器模塊連接。
4.如權(quán)利要求1所述的微型水力發(fā)電綜合控制器，其特征在于:所述充放電控制模塊中的PWM驅(qū)動(dòng)單元A的一端與主控制器模塊連接，另一端分別與功率場效應(yīng)管Q3、Q4的柵極連接；所述充放電控制模塊中的電壓傳感器B的信號(hào)輸出端與主控制器模塊連接。
5.如權(quán)利要求1所述的微型水力發(fā)電綜合控制器，其特征在于:所述逆變器模塊中的PWM驅(qū)動(dòng)單元B的一端與主控制器模塊連接，另一端分別與功率場效應(yīng)管Ql、Q2的柵極連接，所述功率場效應(yīng)管Ql、Q2源級(jí)相連，且所述功率場效應(yīng)管Ql、Q2兩個(gè)漏極通過變壓器Tl與外部負(fù)載連接。
6.如權(quán)利要求5所述的微型水力發(fā)電綜合控制器，其特征在于:所述變壓器Tl的輸出端通過雙電源切換器K與外部負(fù)載連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種微型水力發(fā)電綜合控制器，包括水力發(fā)電機(jī)、負(fù)荷調(diào)壓模塊、適配器模塊、主控制器模塊、充放電控制模塊、逆變器模塊和蓄電池；所述水力發(fā)電機(jī)的輸出端分別與負(fù)荷調(diào)壓模塊、適配器模塊連接，所述負(fù)荷調(diào)壓模塊通過主控制器模塊與逆變器模塊連接，所述逆變器模塊給外部負(fù)載供電。本實(shí)用新型更加充分利用水力資源，避免自然資源的浪費(fèi)，利用小功率水力發(fā)電機(jī)推動(dòng)大功率用電設(shè)備；使用水力資源作為能源體，有很強(qiáng)的適應(yīng)性，能在明槽、閘壩、豎井以及管道等多種條件下應(yīng)用，利用山區(qū)，小溪、塘壩以及灌渠等，低水頭、小流量零星的微小水能資源發(fā)電。
【IPC分類】H02P101-10, H02P9-00, H02J7-32, H02J7-00
【公開號(hào)】CN204349853
【申請?zhí)枴緾N201520042784
【發(fā)明人】唐瓊世
【申請人】貴陽誠聚電子有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月22日