一种卸荷器和卸荷器系统

1.一种卸荷器，其特征在于，包括电感器、MOSFET开关管、二极管和电流采样电阻，其中
所述电感器与所述MOSFET开关管一端连接；
所述电流采样电阻一端与所述MOSFET开关管另一端连接；
所述二极管反接在所述电流采样电阻的另一端；
所述MOSFET开关管在脉冲宽度调制的控制下按脉冲宽度调制的频率重复开或关，所述二极管保证在所述MOSFET开关管关断后把存储在所述电感器上的能量泄放掉，保护所述MOSFET开关管。
2.根据权利要求1所述的卸荷器，其特征在于，还包括运算放大器，所述运算放大器与所述MOSFET开关管及电流采样电阻相连接，将经过电流采样电阻的信号放大后发送至微机处理。

一种卸荷器和卸荷器系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及风力发电机技术领域，尤其涉及一种卸荷器和卸荷器系统。\n背景技术\n[0002] 因为成本价格的竞争，在中国市场上几乎所有400瓦以下的小型风力发电机都没有刹车和稳速或限速功能。只要有足够的风力，风机就可以转起，就能发电，风力越大转速就越快。这是极其危险的，在内蒙就曾经出现过风机因转速过高，风机头甩出，在一公里以外找到的案例。庆幸的没有造成人员伤害。这类小型风力发电机厂在中国到处都有，价格都在1000—2000元之间，价格低廉，使用者易于接受，市场上现在还在大量应用。\n[0003] 按正常的安规要求，风力发电机必须具有卸荷功能才能使用。所谓卸荷功能就是，当风力过大过急或风力发电机处于轻荷或无荷工作状态时，风力发电机输出电压过高（超过限定值），此时就将卸荷负载投入使风力发电机带重荷工作，从而使得风机转速降下来。\n此法确实有效，现有技术中通常都采用功率电阻来做卸荷负载，但存在以下问题：一是功率电阻发热太多，放在灯杆里的卸荷器把灯杆都能烤烫了，功率电阻近处不敢放置其他电子设备；二是功率电阻的功率小了就会烧坏，功率大了卸荷器投入后，风机输出电压就降到不能充电了，这对风力资源是种浪费；三是大多卸荷器都是由继电器控制的，而卸荷负载只有投入/不投入两种状态，在状态转换时会对风机造成很大的冲击，不利于延长风机的寿命，也不利于提高风力资源的利用率。因此通过功率电阻来做卸荷负载不能彻底解决问题。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于提出一种以电感器为卸荷负载的卸荷器和采用一个或多个卸荷器作为卸荷负载的卸荷器系统，通过采用这种卸荷器和卸荷器系统，能够解决现有技术中的卸荷器体积大、卸荷负载过热以及卸荷器投入过程中对风力发电机产生冲击等问题。\n[0005] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：\n[0006] 一种卸荷器，包括电感器、MOSFET开关管、二极管和电流采样电阻，其中[0007] 所述电感器与所述MOSFET开关管一端连接；\n[0008] 所述电流采样电阻一端与所述MOSFET开关管另一端连接；\n[0009] 所述二极管反接在所述电流采样电阻的另一端；\n[0010] 所述MOSFET开关管在脉冲宽度调制的控制下按脉冲宽度调制的频率重复开或关，与所述电感器并接的所述反接二极管保证在所述MOSFET开关管关断后把存储在所述电感器上的能量泄放掉，保护所述MOSFET开关管。\n[0011] 上述技术方案中，优选地，还包括运算放大器，所述运算放大器与所述MOSFET开关管及电流采样电阻相连接，将经过电流采样电阻的信号放大后发送至微机处理。\n[0012] 本发明还提供了一种卸荷器系统，包括输入电压电路、不少于一个的卸荷器、电流驱动采样放大与控制逻辑单元、主控微处理器以及LED状态指示单元，其中，[0013] 所述输入电压电路为运算放大器和微机控制电路提供工作电压；\n[0014] 所述卸荷器与所述电流驱动采样放大与控制逻辑单元相连接；\n[0015] 所述电流驱动采样放大与控制逻辑单元与所述主控微处理器相连接；\n[0016] 所述LED状态指示单元与所述主控微处理器相连接。\n[0017] 在上述技术方案中，优选地，所述输入电压电路进一步包括两级稳压电路，第一级稳压电路为运算放大器工作用的+15伏电压，第二级稳压电路为微机控制电路工作用的+5伏电压。\n[0018] 优选地，所述输入电压电路还包括比较判断电路，根据输入电压生成卸荷门限电压检测门限并发送至主控微处理器。\n[0019] 采用了本发明的技术方案，利用电感器的感抗可以随工作频率变化的特点，适当调高脉冲宽度调制工作频率以减小流经卸荷器的电流，达到卸荷电流可控的目的。利用电感器随着频率的提高其体积减小的特点，适当选择脉冲宽度调制的工作频率，能够使得卸荷器足够小型化，而不增加其热耗。当脉冲宽度调制频率高到一定程度，卸荷器足够小型化了，发热也小了，才使其寿命长久成为可能。另外，将卸荷器的起始脉冲宽度调制工作频率设置的高一些，使卸荷负载投入时，流经卸荷负载的电流足够小，不会其对风机的工作状态带来冲击。因为卸荷负载投入时对风机没有冲击，所以不会影响风机的工作状态，风机可以同时充电，充分利用风力能源。本发明的卸荷器的应用大大提高了风机的可靠性，提高了风力资源的利用率，并延长了风机的使用寿命。\n附图说明\n[0020] 图1是本发明具体实施方式中卸荷器电路原理图。\n[0021] 图2是本发明具体实时方式中卸荷器的卸荷负载的单元电路原理图。\n[0022] 图3是本发明具体实时方式中卸荷器带电流采样放大器的卸荷负载的单元电路原理图。\n[0023] 图4是本发明具体实时方式中卸荷器供电电源和卸荷门限生成电路的单元电路原理图。\n具体实施方式\n[0024] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。\n[0025] 如图1所示，具体实时方式中公开了一种卸荷器，包括电感器L1、MOSFET开关管Q4、反接二极管和电流采样电阻R21，其中，电感器L1与MOSFET开关管Q4的一端连接；电流采样电阻R21一端与MOSFET开关管Q4另一端连接；二极管反接在电流采样电阻R21的另一端。\n[0026] 在具体工作中，利用电感器L1做卸荷负载，利用电感器与工作频率之间的关系，用微机控制MOSFET开关管的通断，从而形成一个流经电感器的稳定的可控电流，即卸荷电流。所述MOSFET开关管在脉冲宽度调制的控制下按脉冲宽度调制（PWM，Pulse Width Modulation）的频率重复开或关，与所述电感器并接的所述反接二极管保证在所述MOSFET开关管关断后把存储在所述电感器上的能量泄放掉，保护所述MOSFET开关管。\n[0027] 如图2所示，优选地，本发明还提供了另一种具体实施方式，在卸荷器中还包括运算放大器LM2902，所述运算放大器与所述MOSFET开关管及电流采样电阻相连接，将经过电流采样电阻的信号放大后发送至微机处理。\n[0028] 实际工作中，卸荷负载可模块化设计，根据风机额定功率不同，配置不同，灵活选择一个或多个卸荷负载，即卸荷电流通道，如图3所示，在卸荷器系统中，包括输入电压电路、不少于一个的卸荷负载（卸荷电流通道）、电流驱动采样放大与控制逻辑单元、主控微处理器以及LED状态指示单元，其中，所述输入电压电路为运算放大器和微机控制电路提供工作电压；所述卸荷器与所述电流驱动采样放大与控制逻辑单元相连接；所述电流驱动采样放大与控制逻辑单元与所述主控微处理器相连接；所述LED状态指示单元与所述主控微处理器（MPU，Micro Processor Unit）相连接。\n[0029] 如图4所示，输入电压电路进一步包括两级稳压电路，第一级稳压电路为运算放大器工作用的+15伏电压，第二级稳压电路为微机控制电路工作用的+5伏电压。所述输入电压电路还包括比较判断电路，根据输入电压生成卸荷门限电压检测门限F_V+_GATE并发送至主控微处理器处理。\n[0030] 下面详细说明卸荷器系统在风机发电过程中的具体工作程序：\n[0031] 首先根据图4所示的电路卸荷门限生成电路比较判断是否应该投入卸荷负载，如果应该投入则利用电感器L1的感抗可以随工作频率变化的特点，适当调高脉冲宽度调制工作频率以减小流经卸荷器的电流，达到卸荷电流可控的目的。反之亦然。\n[0032] 根据风机的具体大小，并利用电感器随着频率的提高其体积减小的特点，适当选择脉冲宽度调制的工作频率使得卸荷器足够小型化，而不增加其热耗。\n[0033] 当脉冲宽度调制频率高到一定程度，卸荷器足够小型化了，发热也小了，才使其寿命长久成为可能。\n[0034] 另外，在工作中将卸荷器的起始脉冲宽度调制工作频率设置的高一些，使卸荷负载投入时，流经卸荷负载的电流足够小，就不会其对风机的工作状态带来冲击。因为卸荷负载投入时对风机没有冲击，所以不会影响风机的工作状态，风机可以同时充电，充分利用风力能源。\n[0035] 因此，本发明的卸荷器系统具有体积小、热耗小、对风机冲击小的优点，并能够大大提高风机的可靠性，提高了风力资源的利用率，并延长了风机的使用寿命，具有广泛的实用价值。\n[0036] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。