基于風光變流技術的風能信息檢測控制器制造技術

本發明專利技術涉及一種基于風光變流技術的風能信息檢測控制器，傳統的風力發電只是簡單的利用風能帶動風車轉動進行發電，并不能采集風能的信息，本發明專利技術步驟包括：首先，通過齒輪帶動1000線編碼器旋轉，用控制芯片STM32F103RC來統計單位時間內傳過來的脈沖個數，從而計算出風力機的轉速和對應的風速；然后采用了無線傳輸方式，使用無線模塊NRF24L01進行數據的傳送，最后風力機的控制芯片用芯片STM32來控制，芯片STM32本身自帶SPI總線，可以和無線模塊NRF24L01之間進行通信，本發明專利技術用于風力發電中的信息采集。

【技術實現步驟摘要】
基于風光變流技術的風能信息檢測控制器
：本專利技術涉及一種基于風光變流技術的風能信息檢測控制器。
技術介紹
：能源是國民經濟發展的重要物質基礎和人類生活必需的物質保證，隨著經濟發展提速，人民生活水平提高，中國能源發展面臨的問題日益突出，開發利用清潔能源，是中國開發能源的必須要求，風能和太陽能無疑是最好不過的選擇，傳統的風力發電只是簡單的利用風能帶動風車轉動進行發電，并不能采集風能的信息，如風力大小和其對應的風車的轉速，以及發電的功率的對應關系，以至于風能的利用率不高。
技術實現思路
：本專利技術的目的在于提供一種基于風光變流技術的風能信息檢測控制器。本專利技術的目的是這樣實現的：一種基于風光變流技術的風能信息檢測控制器，其步驟包括：首先，通過齒輪帶動1000線編碼器旋轉，用控制芯片STM32F103RC來統計單位時間內傳過來的脈沖個數，從而計算出風力機的轉速和對應的風速；然后采用了無線傳輸方式，使用無線模塊NRF24L01進行數據的傳送，最后風力機的控制芯片用芯片STM32來控制，芯片STM32本身自帶SPI總線，可以和無線模塊NRF24L01之間進行通信。所述的基于風光變流技術的風能信息檢測控制器，風力機功率檢測部分，跟據P=I*U,只要檢測到電流和電壓；在電壓檢測部分，所述的芯片STM32的ADC是12位逐次逼近型的模擬數字轉換器，在電流檢測部分，采用了芯片MAX471。所述的基于風光變流技術的風能信息檢測控制器，利用采集過來的風速、風力機轉速、功率、電壓、電流有效信息，繪制出適合特定風力機的功率曲線圖，根據遺傳算法找到最大功率點，從而跟蹤風力機的最大功率。有益效果：1.通過編碼器這個測量轉速不受天氣、光照的影響，在有光無光的條件下都可以進行測量，克服了傳統條件下用紅外探測器受光照影響的難題；1000線的編碼器，提高了測量精度，編碼器旋轉一圈丟失的脈沖個數不超過5個，測量誤差可以控制在0.5%以內。采用無線模塊NRF24L01，高效GFSK調制，抗干擾能力強。用芯片自帶的AD只使用了簡單外圍電路，簡化了電路的整體設計，節約了成本；采用遺傳算法使找到的最佳功率點更具有針對性，效率更高。附圖說明：附圖1是MAX471功能框。附圖2是典型Cp和λ關系曲線。附圖3是Pm=f(n)特性曲線。附圖4是風機功率曲線圖。圖中：1為最佳功率負載線，2為風機輸出功率線。具體實施方式：實施例1：一種基于風光變流技術的風能信息檢測控制器，其步驟包括：首先，通過齒輪帶動1000線編碼器旋轉，用控制芯片STM32F103RC來統計單位時間內傳過來的脈沖個數，從而計算出風力機的轉速和對應的風速；然后采用了無線傳輸方式，使用無線模塊NRF24L01進行數據的傳送，最后風力機的控制芯片用芯片STM32來控制，芯片STM32本身自帶SPI總線，可以和無線模塊NRF24L01之間進行通信。實施例2：根據實施例1所述的基于風光變流技術的風能信息檢測控制器，風力機功率檢測部分，跟據P=I*U,只要檢測到電流和電壓；在電壓檢測部分，所述的芯片STM32的ADC是12位逐次逼近型的模擬數字轉換器，在電流檢測部分，采用了芯片MAX471。實施例3：根據實施例1所述的基于風光變流技術的風能信息檢測控制器，以圖1為例，傳感電流Isense從RS+經精密傳感電阻Rsense流向RS-，輸出端OUT通過輸出電阻ROUT接地，此時，Q2斷開，放大器A1工作，輸出電流Iout從Q1的發射極流出，由于沒有電流流過RG2，A1的反向輸入端的電位就等于Rsense和RG2交點的電位；因A1的開環增益很大，其正向輸入端與反向輸入端基本上保持同一電位，所以，A1的正向輸入端的電位也近似等于Rsense和RG2交點的電位，因此，傳感電流Isense流過Rsense所產生的壓降就等于輸出電流Iout流過RG1所產生的壓降，即Iout×RG1=Isense×RsenseVout=(Isense×Rsense)/RG1Vout=(Iout×Rout)=(Isense×Rsense×Rout)/RG1同理，若傳感電流Isense從RS－經傳感電阻Rsnse流向RS＋，則可得Vout=(Iout×Rout)=(Isense×Rsense×Rout)/RG2綜合上述兩種情況，可得MAX471輸出電壓方程Vout=(Iout×Rout)=(Isense×Rsense×Rout)/RG其中Vout——期望的實際輸出電壓,Isense——所傳感的實際電流,Rsense——精密傳感電阻,Rout——輸出調壓電阻,RG——增益電阻（RG＝RG1＝RG2）對于MAX471，所設定的電流增益為：Rsense／RG=500×10^6，Vout＝500×10^6×Isense×Rout，當輸出電阻Rout2kΩ時，在傳感電流Isense允許變化范圍－3A≤Isense≤3A內，輸出電壓Vout的變化范圍為：－3V≤Vout≤3V即滿標電壓值為3V。實施例4：根據實施例1所述的基于風光變流技術的風能信息檢測控制器，利用采集到的風能的信息跟蹤風力機最大功率，提高風能利用率。風力機的運行特性主要包括以下3部分：（1）葉尖速比與風能利用系數根據風力機的空氣動力學特性，風力機輸出機械功率可表示為(1)式中，Cp為風能利用系數；R為風輪半徑，單位m，ρ為空氣密度，單位kg/m3；V為風速，單位m/s，由式(1)可知，在風輪葉片大小、風速和空氣密度一定時，影響功率輸出的唯一因素是風能利用系數Cp，輸出功率與Cp成正比，而Cp是葉尖速比λ的函數，λ可以表示為(2)式中，ωr為風力機角速度，單位rad/s；n為風力機轉速，單位r/min，風力機特性通常用Cp和λ之間的關系來表示，從圖2中可以看出，在Cp隨著λ的變化過程中，存在著一點λm可以獲得最大的風能利用系數Cpmax，即最大輸出功率點。實施例5：根據實施例1所述的基于風光變流技術的風能信息檢測控制器，將(2)代入(1)可得(3)在某一風速下，風力機的輸出機械功率隨轉速的不同而變化，其中有一個最佳的轉速，在該轉速下，風力機輸出最大機械功率，它與風速的關系是最佳葉尖速比關系；在不同的風速下，均有一個最佳的轉速使風力機輸出最大機械功率，將這些最大功率點連接起來可以得到一條最大輸出機械功率曲線，即最佳功率負載線，處于這條曲線上的任何點，其轉速與風速的關系均為最佳葉尖速比關系，因此在不同風速下控制風力機轉速向最佳轉速變化就可以實現最大功率控制，不同風速下風力機的功率-轉速特性曲線，如圖3所示。實施例6：根據實施例1所述的基于風光變流技術的風能信息檢測控制器，利用采集過來的風速、風力機轉速、功率、電壓、電流有效信息，繪制出適合特定風力機的功率曲線圖，根據遺傳算法找到最大功率點，從而跟蹤風力機的最大功率。本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于風光變流技術的風能信息檢測控制方法，其特征是：其步驟包括：首先，通過齒輪帶動1000線編碼器旋轉，用控制芯片STM32F103RC來統計單位時間內傳過來的脈沖個數，從而計算出風力機的轉速和對應的風速；然后采用了無線傳輸方式，使用無線模塊NRF24L01進行數據的傳送，最后風力機的控制芯片用芯片STM32來控制，芯片STM32本身自帶SPI總線，可以...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王英立，張小清，王同，徐志強，
申請(專利權)人：哈爾濱理工大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江,23