毕业设计做一个风力发电机,风洞2kw,叶片平均效率约为10%,转速区间200-500rpm,电机只有一部三相同步机能用,不需要另外搭励磁电路,负责测试的组员不给力,也没搞清楚它是永磁的还是怎么励磁的,空载测试200rpm 88V,500rpm 236V。发出电经过三相桥式整流,得到直流电,经PWM降压斩波控制得到24V输出。好了现在的问题来了,负载端很明显,风速在一定的变化范围内,由于PWM控制,可以确保电压为24V AC,假设纯阻性负载为4.8欧姆,根据欧姆定律电流为5A,负载端的功率恒定为120W,可是风速变大后多出来的机械功率去哪了呢?电功率应该不会变大,对不对?因为输出端电压被稳压器稳定在了24V,负载电阻也没变。好,另一方面,如果风速降低发电机发出功率小于120W呢?发电机输出电压如果只要还大于24V,稳压器又会把电压稳定在24V,消耗电功率还是120W,怎么消耗的比产生的还多?唯一的解释就是,发电机会电压迅速降至24V以下,使负载功率降低。请问我这样的说法正确吗?
负载端电压为24V DC,在此纠正一下。如果在负载端我还要并联一个24V的蓄电池,最大充电电流为2A。当转速非常快时,会不会烧坏电池,即便电压稳定在24V,电流会不会超过2A?我的专业是嵌入式,对电机了解仅限于电工学学的一点皮毛,这个项目里,我负责的是PWM这一块,但是同组的电气工程的不怎么勤快,我有点急,所以帮着问问,所以麻烦各位老师同学回答时候尽量详细易懂,太专业的术语我恐怕就不理解了。
好像有点开窍,做第二组实验时,发电机的电功率是恒定的吗?
追答在不考虑PWM模块随输入电压变化而改变功耗的情况下,以及不考虑PWM稳压模块的电压调整率的情况下,可以认为电阻两端的电压不变,所以发电机发出的功率可以认为是恒定的。
追问太感谢了,我心里有数了,我会给那个负责project电机部分的印度人你的建议的,毕竟他的电气方面的专业素质比我好。最后就是关于电池充电的问题,会不会风力提升后,24V DC端给电池充电的电流会变大?电池和负载是并联的。
追答对于大多数蓄电池而言,其饱和程度与端电压有密切的相关性,也就是说,随着充电饱和度的提高,蓄电池端电压也随之提高。
从电压的等级来看,实验系统似乎采用的是24伏硫酸铅蓄电池。
如果确实,整定的PWM输出电压(24伏)就有点不合适了,应该说:偏低了。
对于铅蓄电池,单位充电饱和电压为2.2伏;24伏规格的蓄电池的饱和电压应该是26.4伏(2.2伏×12)——之前数字有误,改之。
为了保证蓄电池的正常工作,PWM输出电压应调整到26.4伏(最高),且为了避免蓄电池容量偏低时充电电流过大,需在PWM稳压模块与蓄电池之间串一个限流电阻,阻值视蓄电池容量确定。
如果PWM稳压模块具有一定的较大的负荷调整率,也就是表现为电源内阻较大,端电压随负荷电流的增加而下降,或者其自身有一定的限流特性(避免过电流),则可以省略上面说的“限流电阻”;同时,也可以想见:负载电阻上消耗的功率将取决于蓄电池的端电压,或者说取决于蓄电池的饱和程度。
重点回答你的问题:由于风力发电机在200rpm时输出电压已达到88伏,只要接负载后电压不至于跌落到PWM最小输入电压之下,蓄电池的充电电流就能得到保障,也就不会随着转速的上升而使充电电流增加,除非风速低的时候发电机不能提供足够的功率(蓄电池充电+电阻消耗)——能量守恒的表现:一旦风力不足,发电机功率不足以提供给蓄电池充电和电阻的消耗,就会表现出风机转速严重下降,发电机电压和电流下降,蓄电池充电电流变小,甚至没有充电电流(发电机只向电阻供电),严重的甚至需要与蓄电池一起向电阻供电。