小型风力发电控制器设计
图3.13 单端输出连接图
检测到的电池电流转换为0～5V的电信号，通过简单滤波电路进行平滑、去除杂波干扰后的CURRENT送给TL494的误差放大器I的IN+同相输入端。设定输入信号是由TL494的+5V基准电压源经一精密多圈电位器分压，由电位器滑动端通过滤波电路接入TL494的误差放大器I的IN-反相输入端。反馈信号和设定信号通过TL494的误差放大器后进行比较放大，进而输出占空比较低的PWM波，防止过充电。
在本控制器中只用到了TL494的误差放大器I，故将误差放大器II的2IN+(16脚)接地、2IN-(15脚)接高电平。TL494的电路连接如图3.14所示。
图3.14 TL494连接图
3.12 检测电路
检测电路包括充电电压检测、充电电流检测。
3.12.1 电压检测
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电压检测电路的设计主要考虑的问题有：在正常充电的过程中，电池端电压U的变化范围是20.4V至28V，要使单片机检测U，需以某种途径把U的变化映射到O至5V的范围内；在测量中，需要用低压器件去测量高电压、强电流模拟量，如果模拟量与数字量之间没有电气隔离，那么，高电压、强电流很容易串入低压器件，并将其烧毁。本次设计采用精密电阻进行比例衰减，把输入电压量程范围转化为AD转换器的量程范围，然后经RC滤波，再送给AD转换器测量。线性光耦可以较好的实现输入侧和输出侧之间的隔离，且输出跟随输入变化，线性度达0.01%。电压采样电路的工作原理如图3.15所示：
图3.15 电压采样电路
3.12.2 电流检测
1、蓄电池的充电电流检测电路如图3.16所示，通过霍尔传感器来检测蓄电池的充电电流值的大小。
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图3.16 充电流采样电路 2、霍尔电流传感器的选型
因为充电电路中最大的充电电流为50A，选择了HNC-100US型霍尔传感器。其技术参数如表3.4所示：
表3.4 霍尔传感器技术指标
事项
参数 100 0～200 50 1:2000 -12V、+12V
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额定输入电流（A） 测量电流范围（A） 额定输出电流（A） 转换率 电源电压（V） 电流消耗（mA）
3.13 充电电路设计
风力充电拓扑结构：
风机充电总体结构图。如图3.17所示，充电控制器U、V、W接的三相输出整流部分采用简单的不可控三相整流，开关管选择驱动简单、驱动功率小、开关速度快且工作频率高的电力MOSFTE。风机充电控制部分工作过程如下：
正常充电情况下两个MOS管交替导通和关断给蓄电池充电，当外界风速过大时蓄电池充电电流可能过大，这时CPU就会调整主充电电路上的MOSFET1的导通时间，从而调节充电电流，这样防止蓄电池因大电流充电缩短寿命。蓄电池不能吸收的电能将通过MOSFET2导通在卸荷电阻上，从而保护蓄电池，即失速保护。
图3.17 充电电路图
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极性电容C1起滤波作用。当MSOFET1导通时电路通过L1给C2充电，当MOSFET1关断时C2通过L2给蓄电池充电。L1、L2是平滑电流用的。
4 软件设计
程序流程图包括主程序流程图、A/D转换子程序流程图、控制子程序、UP、DOWN子程序、键盘中断子程序流程图、显示子程序流程图等。
4.1 主程序流程图
对整个充电系统进行总的控制。软件程序运行时首先初始化单片机的定时器和外部中断等。首先，主程序对8155、INTO进行初始化，然后CPU进行定时采样，调用A/D转换子程序，CPU判断充电电压是否小于涓流充电电压，如果小于则系统用6A的涓流电流进行充电。如果大于则判断是否小于浮充电压，如果小于则系统用50A的大电流充电，否则用7A的浮充电流充电。调用显示子程序，开始定时，定时时间到了进行下一次A/D采样，如此进入循环充电状态。
开始 8155、INT0初始化调A/D转子程序采样电压值小于涓流电压值？NY转K1子程序Y转K3子程序采样电压值大于浮充电压值？NK2子程序调显示子程序N延迟时间到？Y
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图4.1 主程序流程图
4.2 控制子程序流程图
4.2.1 “k1”子程序
PWM输出截止时间百分比2%～100%是与DA输出电压0V～3.3V呈线性关系的。风力发电机的额定功率为400W，额定电压为24V，因此额定输出电流为400/24=16.7A。因为蓄电池均流电流值为6A，6/16.7=0.36，因此PWM输出导通时间百分比应为36%。根据上述线性关系计算得D/A输出为2.1V。所以D/A数字输入为6DH。把“3”存储在5AH，“6”存储在59H以便送往LED显示。在以下几个子程序中用到的几组数据如表4.1所示。
在此程序中，如果风速过大，实际充电电流大于涓流电流，程序会跳转到“k4”子程序，使充电电流变小，蓄电池会以更小的电流充电。
开始开始DAC地址送数据指针DAC地址送数据指针DA输出2.1V模拟信号PWM输出36ú输出0V模拟信号赋值6到59H 赋值3到5AH赋值8到59H 赋值9到5AHPWM输出98%采样电流值大于 规定电流值？N回到主程序
Y转k4子程序采样电流值大于 规定电流值？N回到主程序Y转k5子程序
图4.2 “k1”子程序流程图 图4.3 “k2”子程序流程图
表4.1 部分D/A输入数字与电压输出的对应关系
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