一種微型水力發(fā)電綜合控制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實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)電機推動大功率的用電設備的控制器。
【背景技術】
[0002]水力發(fā)電是指以水具有的重力勢能轉變成動能的水沖水輪機，水輪機即開始轉動，若我們將發(fā)電機連接到水輪機，則發(fā)電機即可開始發(fā)電。如果我們將水位提高來沖水輪機，可發(fā)現(xiàn)水輪機轉速增加。因此可知水位差愈大則水輪機所得動能愈大，可轉換之電能愈高。能量轉化過程是:上游水的重力勢能轉化為水流的動能，水流通過水輪機時將動能傳遞給汽輪機，水輪機帶動發(fā)電機轉動將動能轉化為電能。因此是機械能轉化為電能的過程。
[0003]由于水電站自然條件的不同，水輪發(fā)電機組的容量和轉速的變化范圍很大。通常小型水輪發(fā)電機和沖擊式水輪機驅動的高速水輪發(fā)電機多采用臥式結構，而大、中型代速發(fā)電機多采用立式結構。由于水電站多數(shù)處在遠離城市的地方，通常需要經(jīng)過較長輸電線路向負載供電，因此，電力系統(tǒng)對水輪發(fā)電機的運行穩(wěn)定性提出了較高的要求:電機參數(shù)需要仔細選擇；對轉子的轉動慣量要求較大。水輪機的輸出軸與固定在水面或岸邊上的發(fā)電機相接，構成分裝式結構。這些機組中的調速數(shù)頻穩(wěn)壓問題，長期來都未能得到重視與解決，大多數(shù)機組中沒有調速裝置，普遍存在用電負載變化時，機組輸出電壓在相當大的范圍內激烈波動，要靠人工監(jiān)視機組電壓并相應手動開閉伐門，這樣不僅電站值班人員工作緊張，勞動強度大，而且也難以保證變載情況下電壓的穩(wěn)定。
【實用新型內容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術的不足，本實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、利用小功率水力發(fā)電機推動大功率用電設備的微型水力發(fā)電綜合控制器。
[0005]本實用新型通過以下技術方案得以實現(xiàn)。
[0006]本實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、負荷調壓模塊、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)電機的輸出端分別與負荷調壓模塊、適配器模塊連接，所述負荷調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]所述負荷調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)電機的兩輸出端之間，所述雙向可控硅的控制極通過可控硅驅動單元與主控制器模塊連接，所述水力發(fā)電機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驅動單元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的信號輸出端與主控制器模塊連接。
[0010]所述逆變器模塊中的PWM驅動單元B的一端與主控制器模塊連接，另一端分別與功率場效應管Q1、Q2的柵極連接，所述功率場效應管Q1、Q2源級相連，且所述功率場效應管Q1、Q2兩個漏極通過變壓器Tl與外部負載連接。
[0011]所述變壓器Tl的輸出端通過雙電源切換器K與外部負載連接。
[0012]本實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，利用小功率水力發(fā)電機推動大功率用電設備；使用水力資源作為能源體，有很強的適應性，能在明槽、閘壩、豎井以及管道等多種條件下應用，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是本實用新型的原理框圖；
[0014]圖2是本實用新型的電路圖。
【具體實施方式】
[0015]下面進一步描述本實用新型的技術方案，但要求保護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、負荷調壓模塊、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)電機的輸出端分別與負荷調壓模塊、適配器模塊連接，所述負荷調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]所述負荷調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)電機的兩輸出端之間，所述雙向可控硅的控制極通過可控硅驅動單元與主控制器模塊連接，所述水力發(fā)電機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的信號輸出端與主控制器模塊連接。當MCU微電腦主控器通過電壓傳感器A檢測到微型水力發(fā)電機的電壓高于設定電壓(220V)時，M⑶微電腦主控器就會增大高頻脈沖信號占空比通過雙向可控硅驅動單元控制雙向可控硅使電阻R功率增大，相反，當MCU微電腦主控器通過電壓傳感器A檢測到微型水力發(fā)電機的電壓低于設定電壓(220V)時，MCU微電腦主控器會減小高頻脈沖信號占空比通過雙向可控硅驅動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)電機輸出的功率是恒定的，當電阻R消耗的功率增加時，通過R的電流就會增大，串聯(lián)電路中電流處處相等，由歐姆定律P = UI可知:發(fā)電機兩端電壓U必會降低，相反就會增加，所以負荷調壓器是通過調節(jié)電阻R消耗的功率達到穩(wěn)壓目的。
[0019]所述充放電控制模塊中的PWM驅動單元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的信號輸出端與主控制器模塊連接。當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，MCU微電腦主控器通過PWM驅動單元A控制功率場效應管Q3、Q4關斷停止充電。
[0020]所述逆變器模塊中的PWM驅動單元B的一端與主控制器模塊連接，另一端分別與功率場效應管Q1、Q2的柵極連接，所述功率場效應管Q1、Q2源級相連，且所述功率場效應管QU Q2兩個漏極通過變壓器Tl與外部負載連接；所述變壓器Tl的輸出端通過雙電源切換器K與外部負載連接。由MCU微電腦主控器產生交變波形，變壓器Tl、功率場效應管Ql和Q2、PWM驅動單元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，當水力微型發(fā)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時切換到市電或其它電源繼續(xù)供電，保證電器設備不間斷供電。
[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)電機的電源經(jīng)過負荷調壓器使電壓穩(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]本實用新型把來自微型水力發(fā)電機的微小電能通過蓄電池慢慢儲存起來，需要用電時，由逆變器變?yōu)?20V穩(wěn)定的交流電源供用電設備使用，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系，不需用電時可以把電能儲存起來，因此既可以達到充分利用水資源，避免浪費又減小值班人員工作量。來自微型水力發(fā)電機的電經(jīng)過負荷調壓模塊把電壓限制在230V以內，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備使用。
【主權項】
1.一種微型水力發(fā)電綜合控制器，包括水力發(fā)電機、負荷調壓模塊、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)電機的輸出端分別與負荷調壓模塊、適配器模塊連接，所述負荷調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:所述負荷調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)電機的兩輸出端之間，所述雙向可控硅的控制極通過可控硅驅動單元與主控制器模塊連接，所述水力發(fā)電機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的信號輸出端與主控制器模塊連接。
4.如權利要求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驅動單元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的信號輸出端與主控制器模塊連接。
5.如權利要求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驅動單元B的一端與主控制器模塊連接，另一端分別與功率場效應管Ql、Q2的柵極連接，所述功率場效應管Ql、Q2源級相連，且所述功率場效應管Ql、Q2兩個漏極通過變壓器Tl與外部負載連接。
6.如權利要求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與外部負載連接。
【專利摘要】本實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、負荷調壓模塊、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)電機的輸出端分別與負荷調壓模塊、適配器模塊連接，所述負荷調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載供電。本實用新型更加充分利用水力資源，避免自然資源的浪費，利用小功率水力發(fā)電機推動大功率用電設備；使用水力資源作為能源體，有很強的適應性，能在明槽、閘壩、豎井以及管道等多種條件下應用，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】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