专利名称：一种离网智能型风机控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风机控制器领域，尤其是一种离网智能型风机控制器。
背景技术：
目前大部分风机控制器使用性能较低的主控芯片，人机交互多采用键盘输入，因而存在读取数据和设置参数不方便、数据采集和处理速度慢、输出电压精度低、转换效率不高、系统可靠性低、调试维护困难、器件易老化、易受环境影响产生温漂、控制系统稳定性差、制造成本高、产品软件升级困难以及监控通信功能有限等缺点，不能满足社会发展的要求。本实用新型的目的是提供可以克服以上不足的一种离网智能型风机控制器。本实用新型解决技术问题所采用技术方案是一种离网智能型风机控制器，连接在风力发电机输出端和储能电池之间，包括壳体，其特征在于壳体内包括功率板、主控板、通信监控板和人机交互板，它们之间排线电性连接；功率板上主要设有输入滤波电路、三相整流电路、风机卸荷电路、风机制动电路和降压电路；主控板上主要设有DSP主控电路、信号采集处理电路、蓄电池温度采集电路和时钟电路，其中信号采集处理电路包括直流电压采集处理电路和直流电流处理电路；通信监控板上主要设有单片机主控电路和通信电路；人机交互板上设有触摸屏和指示灯。所述功率板上还有过热保护电路；风机卸荷电路和风机制动电路采用的是三菱公司IGBT模块。过热保护电路采用热敏电阻检测控制器功率器件的温度，使得随着温度的升高风扇转速越来越快，当控制器不工作时风扇停转，降低损耗。所述主控板上DSP主控电路采用芯片TMS320F28035。所述通讯监控板上还设有机箱温度测量电路，其采用芯片DS18B20 ;单片机主控电路采用芯片STC12C5A60S2。其中，单片机通信主控电路和DSP主控电路通过SPIB信接口相连完成上下行数据通信。通讯电路上设有RS485通讯电路和GSM/GPRS通讯电路，其中RS485、GSM/GPRS通讯可以将采集的数据上传到PC机等上位机，可以实现运行数据检测和遥控。本实用新型的有益效果是(I)功能齐全，采用DSP 28035芯片和STC单片机作为主控芯片，数字控制方式，易于维护、可升级软件、控制精度高、实时性好，提高了系统的可靠性；(2)保护功能全面，具有蓄电池过充、过放、过热，输出过载、短路、浪涌、反接、开路等保护功能，可以实现蓄电池过充、过放、备用电源启动控制、负载断开、控制器故障的报警，风机输出电压超过一定值时可以自动实现风机制动功能；(3)本实用新型具有对蓄电池的三阶段智能充电管理，即①恒流充电阶段，②恒压充电阶段，③浮充充电阶段，提高蓄电池使用寿命；[0013](4)本实用新型可以实现PWM无极卸荷功能，在正常卸载情况下，可确保蓄电池电压始终稳定在浮充电压点，而只是将多余的电能释放到卸荷上；从而保证了最佳的蓄电池充电特性，使得电能得到充分利用，并确保了蓄电池的使用寿命；(5)通讯功能强，能够通过RS485接口实现现场监控模块和GSM/GPRS模块对运行数据检测与遥控等功能；(6)新颖的可视化界面和安全密钥，采用TFT+IXD显示控制器运行时各个电量参数，并用LED指示灯指示控制器的运行状态，直观性更好；并通过触摸屏实现控制器参数的设定修改，并具有了设置权限密钥管理，防止他人误操作。
图I为本实用新型的原理结构框图；图2为功率板主电路原理图；图3为主控板上主控电路原理图；图4为主控板上时钟电路和蓄电池温度采集电路原理图；图5为主控板上信号采集处理电路原理图；图6为监控通信板电路原理图；图7为人机交互板电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型做以下详细说明如图I所示，一种离网智能型风机控制器，连接在风力发电机输出端和蓄电池之间,包括壳体,壳体内包括功率板、主控板、通信监控板和人机交互板,它们之间排线电性连接；功率板上主要设有输入滤波电路、三相整流电路、风机卸荷电路、风机制动电路、Buck降压电路和过热保护电路；主控板上主要设有DSP主控电路、信号采集处理电路、蓄电池温度采集电路和时钟电路，其中信号采集处理电路包括直流电压采集处理电路和直流电流处理电路；通信监控板上主要设有单片机主控电路、RS485通信电路和机箱温度测量电路 ’人机交互板上设有触摸屏和LED指示灯。其中，DSP主控电路A/D引脚分别与信号采集处理电路中电压和电流采样处理电路相连，还通过ePWMlA引脚、ePWMlB引脚和ePWM2A引脚分别与风机制动电路、风机卸荷电路和Buck降压电路相连，同时DSP主控电路还通过SPIA引脚与蓄电池温度采集电路相连。图2为功率板主电路原理图，风机在风力的带动下所发出不稳定三相电经输入滤波电路(即三相电抗器滤波电路)、三相整流电路之后输出直流电压，该直流电压经Buck降压电路，变为幅值稳定的电压，给负载和蓄电池供电。本实用新型可以实现PWM无极卸荷功能，在正常卸荷情况下，可确保蓄电池电压始终稳定在浮充电压点，而只是将多余的电能释放到卸荷上。在电压大于一定值时可以实现风机制动功能。所述功率版上还设有过热保护电路，过热保护采用热敏电阻检测风机控制器件的温度，随着温度的升高风扇转速越来越快，当散热片温度降到一定值时停止风扇转动，降低损耗。本实用新型采用Buck降压电路的方式，由于不需要变压器，大大降低了控制器的体积和重量。图3为主控板上主控电路原理图。主控板电路主要包括快速高效的DSP主控电路(其所用芯片为TMS320F28035)、信号采集处理电路、时钟电路和蓄电池温度采集路。图3中包括编程接口，可以通过该接口在出厂后方便地进行系统程序的更新。DSP主控电路为主控板的核心部件，它负责接收信号采集处理电路传来的各路模拟信号，并进行数据处理，根据需要实时改变输出PWM脉冲的宽度，进而改变输出电压的幅值，同时为人机交互板的显不提供必要的内、外部信息，运行参数实时的显示出来，并接收人机交互板的指令，按照要求进行信息传输、控制等。图4为主控板上时钟电路和蓄电池温度采集电路的原理图。本实用新型中含有对三个月内蓄电池储能查询、系统电量查询和蓄电池浮充充电的功能，时钟电路查询时间。本实用新型还具备对蓄电池充放电进行温度补偿的功能，需要蓄电池温度采集电路对蓄电池温度进行采集，蓄电池温度采集电路采用热电偶进行温度采样，通过转换芯片接入DSP主控电路的输入端SPIA引脚，DSP主控电路将根据采集的温度对蓄电池的充放电管理进行一定的温度补偿。图5为主控板上信号采集处理电路原理图。本实用新型主要对光伏控制器的输入电压、输入电流、Buck电路输出电压、输出电流以及负载电流进行采样。控制器输入电压和Buck电路输出电压都为直流电压，本实用新型中采用直流霍尔电压传感器进行采样，然后 经过电压跟随器接入DSP主控电路的A/D输入端。直流电流采样采用直流电流霍尔传感器进行采样，然后经过电压跟随器接入DSP主控电路的A/D输入端。图6为监控通信板电路原理图。通信监控板上设有单片机通信主控电路(其采用芯片STC12C5A60S2)、RS485通信电路、机箱温度采集电路(其采用芯片DS18B20)，其中单片机通信主控电路实现和DSP主控电路的数据交换；RS485通信电路包括RS485现场监控和GSM/GPRS通讯电路，可以将单片机通信主控电路从DSP主控电路获取的控制器运行信息上传到PC机等上位机，还可以实现运行数据检测和遥控。机箱温度采集电路采集机箱温度，实现对控制器机箱的过热保护。图7为人机交互板电路原理图，包括触摸显示屏驱动电路、LED指示灯电路。触摸显示屏驱动电路与主控板DSP主控电路之间采用TTL电平进行通讯，无需任何通讯收发器芯片，简单可靠。综上所述，本实用新型采用TMS320F28035芯片和STC12C5A60S2芯片，使控制系统的性能大大提高，易于维护、软件可升级、控制精度高、实时性好，提高了系统的可靠性。本实用新型可以实现PWM无极卸荷功能，在正常卸载情况下，可确保蓄电池电压始终稳定在浮充电压点，而只是将多余的电能释放到卸荷上。本实用新型保护功能全面，具有蓄电池过充、过放、过热，输出过载、短路、浪涌、反接、开路等保护功能，可以实现蓄电池过充、过放、备用电源启动控制、负载断开、控制器故障的报警，风机输出电压超过一定值时可以自动实现风机制动功能。本实用新型对蓄电池采用三阶段智能充电模式①恒流充电阶段，②恒压充电阶段，③浮充充电阶段，提高蓄电池的使用寿命。同时本实用新型采用先进Buck降压电路，由于没有变压器的存在，大大降低了控制器的体积和重量，外形美观、体积小，且输入电压范围宽、输出精度高、波形质量好。另外本实用新型通讯功能强，具有RS485和GSM/GPRS通信功能，并能够实现实时数据的检测、显示与遥控等功能，新颖的可视化界面和安全密钥，采用TFT+LCD显示控制器运行时各个电量参数，并用LED指示灯指示控制器的运行状态，直观性更好；并通过触摸显示屏实现控制器参数的设定修改，并具有了设置权限密钥管理，防止他 人误操作。
权利要求1.一种离网智能型风机控制器，连接在风力发电机输出端和储能电池之间，包括壳体，其特征在于壳体内包括功率板、主控板、通信监控板和人机交互板，它们之间排线电性连接；功率板上主要设有输入滤波电路、三相整流电路、风机卸荷电路、风机制动电路和降压电路；主控板上主要设有DSP主控电路、信号采集处理电路、蓄电池温度采集电路和时钟电路，其中信号采集处理电路包括直流电压采集处理电路和直流电流处理电路；通信监控板上主要设有单片机主控电路和通信电路；人机交互板上设有触摸屏和指示灯。
2.根据权利要求I所述的一种离网智能型风机控制器，其特征在于所述功率板上还有过热保护电路；风机卸荷电路和风机制动电路采用的是三菱公司IGBT模块。
3.根据权利要求I所述的一种离网智能型风机控制器，其特征在于所述主控板上DSP主控电路采用芯片TMS320F28035。
4.根据权利要求I所述的一种离网智能型风机控制器，其特征在于所述通讯监控板上还设有机箱温度测量电路，其采用芯片DS18B20 ;单片机主控电路采用芯片STC12C5A60S2。
专利摘要一种离网智能型风机控制器，连接在风力发电机输出端和储能电池之间，包括壳体，壳体内包括功率板、主控板、通信监控板和人机交互板，它们之间排线电性连接；功率板上主要设有输入滤波电路、三相整流电路、风机卸荷电路、风机制动电路和降压电路；主控板上主要设有DSP主控电路、信号采集处理电路、蓄电池温度采集电路和时钟电路，其中信号采集处理电路包括直流电压采集处理电路和直流电流处理电路；通信监控板上主要设有单片机主控电路和通信电路；人机交互板上设有触摸屏和指示灯。有益效果是功能齐全、易于维护、可升级软件、控制精度高、实时性好，提高了系统的可靠性；保护功能全面；蓄电池寿命长；安全密钥，防止他人误操作。
文档编号H02J3/14GK202617059SQ201220275238
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者孔祥新, 马强, 孙佑宣, 滑清松, 孔令成 申请人:山东圣阳电源股份有限公司