一種發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)，該控制器由風能整流防反模塊、風能驅(qū)動電路和風能控制電路組成，風機輸出三相交流電至風能整流防反模塊，風能整流防反模塊、蓄電池和風能驅(qū)動電路共同形成充電回路，風能整流防反模塊、卸荷電阻和風能驅(qū)動電路共同形成卸荷回路，卸荷電阻安裝在卸荷箱內(nèi)，用于與卸荷箱進行熱傳遞的保溫水箱放置在卸荷箱上。本發(fā)明還公開了一種發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明將風機發(fā)出的電能充分利用，將傳統(tǒng)風機控制器浪費掉的卸荷電阻的大量熱能利用起來，將這部分熱能給水加熱，作為生活用水，大大提高了風能利用效率，實現(xiàn)了發(fā)電、制熱一體式風機控制器的設計。
【專利說明】—種發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)及其控制方法

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及風機控制系統(tǒng)【技術(shù)領域】，尤其是一種發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]風機輸出的三相交流電經(jīng)過三相整流模塊整流后變成直流，風機控制器控制整流后的直流電給蓄電池進行充電，當蓄電池充滿時，風機發(fā)出的電能需要卸載到卸荷電阻上。如果不進行卸荷，只是把充電回路MOSFET斷開，那么風機將處于空載狀態(tài)，風機在空載狀態(tài)下輸出的開路電壓較高，將很有可能燒毀電路及器件，而且風機在這種狀態(tài)下容易飛車，也就是風機葉片可能飛出去，所以必須進行卸荷，將蓄電池充滿電后多余的能量卸荷到卸荷電阻上。
[0003]傳統(tǒng)的卸荷流程就是直接將能量消耗在卸荷電阻上，卸荷電阻發(fā)的熱量直接和空氣交換冷卻，相當與這部分能量被白白浪費掉了，沒有得到充分的有價值的利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的首要目的在于提供一種將風機卸載到卸荷電阻上的電能轉(zhuǎn)換為熱能利用起來，提高風能利用效率的發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)，包括控制器，該控制器由風能整流防反模塊、風能驅(qū)動電路和風能控制電路組成，風機輸出三相交流電至風能整流防反模塊，風能整流防反模塊、蓄電池和風能驅(qū)動電路共同形成充電回路，風能整流防反模塊、卸荷電阻和風能驅(qū)動電路共同形成卸荷回路，卸荷電阻安裝在卸荷箱內(nèi)，用于與卸荷箱進行熱傳遞的保溫水箱放置在卸荷箱上。
[0006]所述風能整流防反模塊由三相整流模塊和可控硅整流二極管組成，所述風能驅(qū)動電路由充電回路MOS管、卸荷回路MOS管和濾波電路組成；所述三相整流模塊的輸入端與風機的三相交流電輸出端相連，三相整流模塊的正極分三路輸出，一路與可控硅整流二極管的陽極相連，一路與卸荷電阻的正極相連，另一路與濾波電路的正極相連；可控硅整流二極管的陰極與蓄電池的正極相連，蓄電池的負極與充電回路MOS管的漏極相連，充電回路MOS管的源極與三相整流模塊的負極相連，充電回路MOS管的柵極與風能控制電路的輸出端相連；卸荷電阻的負極與卸荷回路MOS管的漏極相連，卸荷回路MOS管的源極與三相整流模塊的負極相連，卸荷回路MOS管的柵極與風能控制電路的輸出端相連。
[0007]所述卸荷電阻的個數(shù)為至少兩個，所述蓄電池為48V蓄電池。
[0008]所述風能控制電路包括中央處理器CPU，其輸入端分別與風機轉(zhuǎn)速采樣電路、充電電流AD檢測電路、放電電流AD檢測電路、風機電壓AD檢測電路、用于檢測蓄電池的電壓的蓄電池電壓AD檢測電路相連，其輸出端分別與卸荷回路MOS管驅(qū)動電路、充電回路MOS管驅(qū)動電路、IXD顯示電路相連，其輸入/輸出端分別與用于接外部485通訊接口的485通信電路、用于收/發(fā)開關量信號的開關量通信電路相連，CPU供電電路向中央處理器CPU供電，卸荷回路MOS管驅(qū)動電路的輸出端與卸荷回路MOS管的柵極相連，充電回路MOS管驅(qū)動電路的輸出端與充電回路MOS管的柵極相連。
[0009]所述CPU供電電路由開關電源和穩(wěn)壓電路組成，開關電源的輸入端接蓄電池輸出的48V直流電，開關電源輸出12V直流電至穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路的輸出端與中央處理器CPU的供電端相連。
[0010]本發(fā)明的另一目的在于提供一種發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)的控制方法，該方法包括下列順序的步驟:
(1)上電后，完全打開充電回路MOS管,完全關斷卸荷回路MOS管,系統(tǒng)進入充電狀態(tài)；
(2)進入充電狀態(tài)后，若判斷蓄電池電壓大于56.9V、蓄電池充電電流大于50A、風機轉(zhuǎn)速大于300轉(zhuǎn)/分鐘這三個條件滿足其中一個或多個，系統(tǒng)則進入卸荷狀態(tài)；
(3)進入卸荷狀態(tài)后，若判斷蓄電池電壓小于56V，則降低卸荷回路MOS管的占空比，若此時卸荷回路MOS管的PWM值等于他的最大值0x3ff，系統(tǒng)則由卸荷狀態(tài)轉(zhuǎn)到充電狀態(tài)；若卸荷MOS管占空比大于等于90%，則完全打開卸荷MOS管，完全關斷充電MOS管，系統(tǒng)由卸荷狀態(tài)轉(zhuǎn)為停機狀態(tài)；
(4)進入停機狀態(tài)后，若此時卸荷電流小于2.6A，且卸荷回路MOS管PWM值為0，充電回路MOS管PWM值為0x3fT，則進入停機延時狀態(tài)，否則繼續(xù)停機狀態(tài)；
(5)進入停機延時狀態(tài)后，若停機延時時間大于10分鐘，則清零延時時間后進入充電狀態(tài)；否則繼續(xù)停機延時狀態(tài)。
[0011]在進入卸荷狀態(tài)后，若卸荷回路MOS管占空比小于90%，且蓄電池電壓大于56.9這個條件成立10次，則增大卸荷回路MOS管占空比并清零次數(shù)。
[0012]在進入卸荷狀態(tài)后，若卸荷回路MOS管占空比小于90%，且蓄電池充電電流大于50A或者風機轉(zhuǎn)速大于300轉(zhuǎn)/分鐘，則增大卸荷回路MOS管占空比；若蓄電池充電電流大于52A或者風機轉(zhuǎn)速大于310轉(zhuǎn)/分鐘，則倍速增大卸荷回路MOS管占空比；若卸荷回路MOS管的PWM值已經(jīng)小于等于0，則賦值卸荷回路MOS管的PWM值為O。
[0013]在賦值卸荷回路MOS管的PWM值為O后，若蓄電池電壓小于56.9、蓄電池充電電流小于50A、風機轉(zhuǎn)速小于300轉(zhuǎn)/分鐘這三個條件同時成立，且此時若蓄電池電壓大于56V這個條件滿足10次，則降低卸荷回路MOS管占空比。
[0014]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明中的風機將風能轉(zhuǎn)化為三相交流電能輸出到三相整流模塊，三相整流模塊將交流整流為直流，風能控制電路根據(jù)4路AD采樣、485通信、開關量等參數(shù)經(jīng)過計算后實時控制風能驅(qū)動電路把整流后的直流給蓄電池充電，在達到卸荷電壓后啟動卸荷回路，在達到停機參數(shù)時系統(tǒng)將自動停機保護，停機后在開機參數(shù)符合條件后將自動啟動，卸荷電阻將電能轉(zhuǎn)換為熱能，熱能不斷傳遞給保溫箱里面的水，這些熱水可以作為生活用水使用?？梢?，本發(fā)明將風機發(fā)出的電能充分利用，將傳統(tǒng)風機控制器浪費掉的卸荷電阻的大量熱能利用起來，將這部分熱能給水加熱，作為生活用水，大大提高了風能利用效率，實現(xiàn)了發(fā)電、制熱一體式風機控制系統(tǒng)的設計。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖2為圖1中風機控制器和卸荷電阻的電路框圖。
[0017]圖3為本發(fā)明的方法流程圖。

【具體實施方式】
[0018]一種發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)，包括控制器I，該控制器I由風能整流防反模塊2、風能驅(qū)動電路3和風能控制電路4組成，風機輸出三相交流電至風能整流防反模塊2，風能整流防反模塊2、蓄電池和風能驅(qū)動電路3共同形成充電回路，風能整流防反模塊2、卸荷電阻和風能驅(qū)動電路3共同形成卸荷回路，卸荷電阻安裝在卸荷箱內(nèi)，用于與卸荷箱進行熱傳遞的保溫水箱放置在卸荷箱上，如圖1所示，所述卸荷電阻的個數(shù)為至少兩個，所述蓄電池為48V蓄電池。風機將風能轉(zhuǎn)化為三相交流電能輸出到三相整流模塊，三相整流模塊將交流整流為直流，風能控制電路4根據(jù)4路AD采樣、485通信、開關量等參數(shù)經(jīng)過計算后實時控制風能驅(qū)動電路3把整流后的直流給蓄電池充電，在達到卸荷電壓后啟動卸荷回路，在達到停機參數(shù)時系統(tǒng)將自動停機保護，停機后在開機參數(shù)符合條件后將自動啟動，卸荷電阻將電能轉(zhuǎn)換為熱能，熱能不斷傳遞給保溫箱里面的水，這些熱水可以作為生活用水使用。
[0019]如圖1所示，所述風能整流防反模塊2由三相整流模塊和可控硅整流二極管組成，所述風能驅(qū)動電路3由充電回路MOS管、卸荷回路MOS管和濾波電路組成；所述三相整流模塊的輸入端與風機的三相交流電輸出端相連，三相整流模塊的正極分三路輸出，一路與可控硅整流二極管的陽極相連，一路與卸荷電阻的正極相連，另一路與濾波電路的正極相連；可控硅整流二極管的陰極與蓄電池的正極相連，蓄電池的負極與充電回路MOS管的漏極相連，充電回路MOS管的源極與三相整流模塊的負極相連，充電回路MOS管的柵極與風能控制電路4的輸出端相連；卸荷電阻的負極與卸荷回路MOS管的漏極相連，卸荷回路MOS管的源極與三相整流模塊的負極相連，卸荷回路MOS管的柵極與風能控制電路4的輸出端相連。
[0020]如圖2所示，所述風能控制電路4包括中央處理器CPU，其輸入端分別與風機轉(zhuǎn)速采樣電路、充電電流AD檢測電路、放電電流AD檢測電路、風機電壓AD檢測電路、用于檢測蓄電池的電壓的蓄電池電壓AD檢測電路相連，其輸出端分別與卸荷回路MOS管驅(qū)動電路、充電回路MOS管驅(qū)動電路、LCD顯示電路相連，其輸入/輸出端分別與用于接外部485通訊接口的485通信電路、用于收/發(fā)開關量信號的開關量通信電路相連，CPU供電電路向中央處理器CPU供電，卸荷回路MOS管驅(qū)動電路的輸出端與卸荷回路MOS管的柵極相連，充電回路MOS管驅(qū)動電路的輸出端與充電回路MOS管的柵極相連。所述CPU供電電路由開關電源和穩(wěn)壓電路組成，開關電源的輸入端接蓄電池輸出的48V直流電，開關電源輸出12V直流電至穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路的輸出端與中央處理器CPU的供電端相連。
[0021 ] 如圖3所不,在工作時，首先，上電后，完全打開充電回路MOS管,完全關斷卸荷回路MOS管，系統(tǒng)進入充電狀態(tài)；其次，進入充電狀態(tài)后，若判斷蓄電池電壓大于56.9V、蓄電池充電電流大于50A、風機轉(zhuǎn)速大于300轉(zhuǎn)/分鐘這三個條件滿足其中一個或多個，系統(tǒng)則進入卸荷狀態(tài)；再次，進入卸荷狀態(tài)后，若判斷蓄電池電壓小于56V，則降低卸荷回路MOS管的占空比，若此時卸荷回路MOS管的PWM值等于他的最大值0x3ff，系統(tǒng)則由卸荷狀態(tài)轉(zhuǎn)到充電狀態(tài)；若卸荷回路MOS管占空比大于等于90%，則完全打開卸荷MOS管，完全關斷充電回路MOS管，系統(tǒng)由卸荷狀態(tài)轉(zhuǎn)為停機狀態(tài)；接著，進入停機狀態(tài)后，若此時卸荷電流小于
2.6A，且卸荷回路MOS管PWM值為0，充電回路MOS管PWM值為0x3ff，則進入停機延時狀態(tài)，否則繼續(xù)停機狀態(tài)；最后，進入停機延時狀態(tài)后，若停機延時時間大于10分鐘，則清零延時時間后進入充電狀態(tài)；否則繼續(xù)停機延時狀態(tài)。
[0022]如圖3所示，在進入卸荷狀態(tài)后，若卸荷回路MOS管占空比小于90%，且蓄電池電壓大于56.9這個條件成立10次，則增大卸荷回路MOS管占空比并清零次數(shù)。在進入卸荷狀態(tài)后，若卸荷回路MOS管占空比小于90%，且蓄電池充電電流大于50A或者風機轉(zhuǎn)速大于300轉(zhuǎn)/分鐘，則增大卸荷回路MOS管占空比；若蓄電池充電電流大于52A或者風機轉(zhuǎn)速大于310轉(zhuǎn)/分鐘，則倍速增大卸荷回路MOS管占空比；若卸荷回路MOS管的PWM值已經(jīng)小于等于O，則賦值卸荷回路MOS管的PWM值為O。在賦值卸荷回路MOS管的PWM值為O后，若蓄電池電壓小于56.9、蓄電池充電電流小于50A、風機轉(zhuǎn)速小于300轉(zhuǎn)/分鐘這三個條件同時成立，且此時若蓄電池電壓大于56V這個條件滿足10次，則降低卸荷回路MOS管占空比。
[0023]綜上所述，本發(fā)明將風機發(fā)出的電能充分利用，將傳統(tǒng)風機控制器I浪費掉的卸荷電阻的大量熱能利用起來，將這部分熱能給水加熱，作為生活用水，大大提高了風能利用效率，實現(xiàn)了發(fā)電、制熱一體式風機控制系統(tǒng)的設計。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)，其特征在于:包括控制器，該控制器由風能整流防反模塊、風能驅(qū)動電路和風能控制電路組成，風機輸出三相交流電至風能整流防反模塊，風能整流防反模塊、蓄電池和風能驅(qū)動電路共同形成充電回路，風能整流防反模塊、卸荷電阻和風能驅(qū)動電路共同形成卸荷回路，卸荷電阻安裝在卸荷箱內(nèi)，用于與卸荷箱進行熱傳遞的保溫水箱放置在卸荷箱上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述風能整流防反模塊由三相整流模塊和可控硅整流二極管組成，所述風能驅(qū)動電路由充電回路MOS管、卸荷回路MOS管和濾波電路組成；所述三相整流模塊的輸入端與風機的三相交流電輸出端相連，三相整流模塊的正極分三路輸出，一路與可控硅整流二極管的陽極相連，一路與卸荷電阻的正極相連，另一路與濾波電路的正極相連；可控硅整流二極管的陰極與蓄電池的正極相連，蓄電池的負極與充電回路MOS管的漏極相連，充電回路MOS管的源極與三相整流模塊的負極相連，充電回路MOS管的柵極與風能控制電路的輸出端相連；卸荷電阻的負極與卸荷回路MOS管的漏極相連，卸荷回路MOS管的源極與三相整流模塊的負極相連，卸荷回路MOS管的柵極與風能控制電路的輸出端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述卸荷電阻的個數(shù)為至少兩個，所述蓄電池為48V蓄電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述風能控制電路包括中央處理器CPU，其輸入端分別與風機轉(zhuǎn)速采樣電路、充電電流AD檢測電路、放電電流AD檢測電路、風機電壓AD檢測電路、用于檢測蓄電池的電壓的蓄電池電壓AD檢測電路相連，其輸出端分別與卸荷回路MOS管驅(qū)動電路、充電回路MOS管驅(qū)動電路、LCD顯示電路相連，其輸入/輸出端分別與用于接外部485通訊接口的485通信電路、用于收/發(fā)開關量信號的開關量通信電路相連，CPU供電電路向中央處理器CPU供電，卸荷回路MOS管驅(qū)動電路的輸出端與卸荷回路MOS管的柵極相連，充電回路MOS管驅(qū)動電路的輸出端與充電回路MOS管的柵極相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述CPU供電電路由開關電源和穩(wěn)壓電路組成，開關電源的輸入端接蓄電池輸出的48V直流電，開關電源輸出12V直流電至穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路的輸出端與中央處理器CPU的供電端相連。
6.一種發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于該方法包括下列順序的步驟: (1)上電后，完全打開充電回路MOS管,完全關斷卸荷回路MOS管,系統(tǒng)進入充電狀態(tài)； (2)進入充電狀態(tài)后，若判斷蓄電池電壓大于56.9V、蓄電池充電電流大于50A、風機轉(zhuǎn)速大于300轉(zhuǎn)/分鐘這三個條件滿足其中一個或多個，系統(tǒng)則進入卸荷狀態(tài)； (3)進入卸荷狀態(tài)后，若判斷蓄電池電壓小于56V，則降低卸荷回路MOS管的占空比，若此時卸荷回路MOS管的PWM值等于他的最大值0x3ff，系統(tǒng)則由卸荷狀態(tài)轉(zhuǎn)到充電狀態(tài)；若卸荷MOS管占空比大于等于90%，則完全打開卸荷MOS管，完全關斷充電MOS管，系統(tǒng)由卸荷狀態(tài)轉(zhuǎn)為停機狀態(tài)； (4)進入停機狀態(tài)后，若此時卸荷電流小于2.6A，且卸荷回路MOS管PWM值為0，充電回路MOS管PWM值為0x3fT，則進入停機延時狀態(tài)，否則繼續(xù)停機狀態(tài)； (5)進入停機延時狀態(tài)后，若停機延時時間大于10分鐘，則清零延時時間后進入充電狀態(tài)；否則繼續(xù)停機延時狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)的控制方法,其特征在于:在進入卸荷狀態(tài)后，若卸荷回路MOS管占空比小于90%，且蓄電池電壓大于56.9這個條件成立10次，則增大卸荷回路MOS管占空比并清零次數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)的控制方法,其特征在于:在進入卸荷狀態(tài)后，若卸荷回路MOS管占空比小于90%，且蓄電池充電電流大于50A或者風機轉(zhuǎn)速大于300轉(zhuǎn)/分鐘，則增大卸荷回路MOS管占空比；若蓄電池充電電流大于52A或者風機轉(zhuǎn)速大于310轉(zhuǎn)/分鐘，則倍速增大卸荷回路MOS管占空比；若卸荷回路MOS管的PWM值已經(jīng)小于等于0，則賦值卸荷回路MOS管的PWM值為O。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)電制熱一體式風機控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:在賦值卸荷回路MOS管的PWM值為O后，若蓄電池電壓小于56.9、蓄電池充電電流小于50A、風機轉(zhuǎn)速小于300轉(zhuǎn)/分鐘這三個條件同時成立，且此時若蓄電池電壓大于56V這個條件滿足10次，則降低卸荷回路MOS管占空比。
【文檔編號】H02J7/14GK104333104SQ201410569073
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】郭春禹, 何必榮, 許亮, 林軍 申請人:安徽四創(chuàng)電子股份有限公司