小型风力发电机控制器设计.doc

电子设计竞赛教程
考试(设计报告)

题 目：小型风力发电机控制器设计

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摘要

现有小型风力发电系统存在能量转换效率低、蓄电池使用寿命短、控制简单和缺乏完整系统功率控制等问题。因此提高对蓄电池充电速度，减少充电损耗，正确地监控蓄电池状态，确保蓄电池正确使用、延长蓄电池使用寿命对小型风力发电有着重要意义。本设计目是在分析现有小型风力发电系统基础上，设计简单、高效、高可靠性风机控制器，实现风电系统可靠及优化运行。
本设计以单片机8051加强版STC12C5A60S2为核心控制整个电路，具体由风力发电机、控制系统、整流电路、斩波电路、蓄电池充放电控制电路、蓄电池及其用电设备组成，功能上能保证系统安全运行，在电气特性和机械特性允许范围内运行。减少风速随机变化对输出电能影响，使输出电压稳定，减少纹波。合理调度系统电能，保证向负载提供连续电能。保护蓄电池，防止过充和过放，提供足够充电能量进行快速充电。 
综上所述，本设计将具有可靠性更高、价格更廉等优势，对于增强市场竞争能力，加速小型风力发电普及和应用，节约能源和保护环境都具有重要意义。
关键词：发电机 整流 锂电池 环保

目录
一 绪论 1
二 小型风力发电系统原理 2
2.1 风力发电系统组成 2
2.2 风电系统运行特点 2
2.3 电能变换单元和控制单元 4
2.3.1 整流器 4
2.3.2 DC/DC 变换器 5
2.4 锂电池 5
2.4.1 锂电池介绍 5
2.4.2 锂电池种类 6
2.4.3 锂电池充电方法 6
三 小型风力发电机控制器设计 8
3.1 电机选择 8
3.1.1 手摇发电机 8
3.1.2 电机特性曲线 9
3.2 单片机（单片机STC12C5A60S2） 11
3.2.1 产品介绍 11
3.2.2 单片机STC12C5A60S2特点 11
四 流程图和电路图 14
4.1流程图和控制原理图 14
4.2 显示屏 18
4.3 锂电池选择 20
4.4 检测电路 21
4.4.1 电压检测 21
4.4.2 电流检测 22
五 调试 22
六 结语 24

一 绪论
随着现代工业发展和社会进步，人们对供电持续性和供电量要求也越来越高。而煤炭、石油日趋减少，开发新能源成为当今社会最热门话题之一。风能作为一种自然资源，它有取之不尽、清洁无污染等优点，所以被人们称为“绿色资源”受到青睐。利用可再生能源可以节约能源和保护环境，而风力发电及其它再生能源相比，更具竞争潜力，因而发展迅速。
我国风能资源十分丰富，目前已经探明风能储量约为 3226GW，其中可利用风能约为 253GW，主要分布在西北、华北和东北草原和戈壁以及东部和东南沿海及岛屿上。据统计，截至到 2006 年底，我国大陆地区已建成并网型风电场 91 座，累计运行风力发电机组 3311 台，总容量达 259.9 万 kW。已经建成并网发电风场主要分布在新疆、内蒙、广东、浙江、辽宁等 16 个省区。根据电监会公布数据，截至 2006 年底,中国发电装机容量达到 62200 万 kW，风力发电占全国总装机容量 0.42%。和火力发电相比，风力发电还具有以下显著优点：
① 风能是一种可再生洁净能源，它既不消耗自然资源，也不污染环境，这是火力发电所无法比拟。
② 风力发电系统建设周期要比火力发电系统短，而且投入资金也要少得多。
③ 由于现代高科技技术得融入，使得风力发电可靠性得到显著提高。大中型风力发电机组可靠性从 80 年代 50％提高到 98％，已经高于火力发电，并且机组寿命可达 20 年以上。
④ 及火力发电相比，风力发电机组建设占地面积要远远小于火力发电，并且风力发电既可以并网运行，也可以和其他能源，如柴油发电、太阳能发电、水力发电组成互补系统。还可以独立运行。对于解决边远无电或供电困难地区用电问题提供了现实可行性。
由以上所述可以看出，风力发电对我国经济发展有着巨大意义。作者希望通过
对小型风力发电机及其相关控制技术研究，来改进和完善风力发电技术，为风力发电技术发展提出一些创造性想法。
二 小型风力发电系统原理
2.1 风力发电系统组成
普通独立式小型风力发电系统由风力发电机、控制系统、整流电路、斩波电路、蓄电池充放电控制电路、蓄电池及其用电设备组成（见图 2.1），其中整流电路和斩波电路也可以合称为电能变换单元电路，它实现了将风能转换为电能和变换为能够使用电能整个过程。利用风力带动发电机发电，将发出电能存储在蓄电池中，在需要使用时候再把存储电能释放出来。

整流AC/DC
斩波AC/DC
直流负载
充电器
蓄电池组
控制系统
风力发电机

图 2.1 小型风力发电系统结构示意图
2.2 风电系统运行特点
对于独立运行小型风力发电系统,它工作情况主要由风速、蓄电池状态和负载情况决定,发电机输出能量要及负载当前消耗能量以及蓄电池所能储存能量总和匹配。系统运行状态分析如表2.1所示：
表2.1 风电系统运行模式
状态是否存在
风机状态
蓄电池状态
负载状态
发电
不发电
充电
放电
有电
无电
1
0
1
0
1
0
NO
0
0
0
YES（状态1）
0
0
1
NO
0
1
0
NO
0
1
1
NO
1
0
0
YES（状态2）
1
0
1
YES（状态3）
1
1
0
YES（状态4）
1
1
1
状态说明：
状态 1：风机不发电，由蓄电池单独为负载供电；
状态 2：风机发电，由风机和蓄电池一起为负载供电；
状态 3：风机发电，为蓄电池充电，风机和蓄电池都没有为负载供电；
状态 4：风机发电，为蓄电池充电同时也为负载供电。
由以上状态分析可以看出，风力发电系统一般都是在以上四种状态下工作，随着外界环境变化，如风速、风向不同，还有负载工作情况变化，整个风力发电系统是在四种状态间切换工作。
当由于环境风速低于风力机启动风速，而使风力发电机无法发电时，则要由蓄电
池为负载供电，这就是第一种工作状态；当风速足够大，风力发电机可以发电，且蓄电
池不需要充电时，则可以由风力机和蓄电池一同为负载供电，若负载较小时，也可由风
力发电机单独为负载供电，这就是第二种工作状态；当风速不是很大，且蓄电池亏电较
为严重时，为了保护蓄电池，则需要停止为负载供电，而风力发电机只为蓄电池充电，
这就是第三种工作状态；及第三种状态类似，当蓄电池亏电严重，而风速较大时，风力
发电机发出电能较多，除了满足为蓄电池充电外，还可以为负载供电，这就是第四种
工作状态。
2.3 电能变换单元和控制单元
2.3.1 整流器
在发电系统中，整流模块是非常重要一个环节。发电机发出交流电能必须通过整流模块，整形成直流电能，才能向蓄电池充电，或给后接负载供电。根据发电系统容量不同，整流器可分为可控整流器和不可控整流器两种，可控型整流器主要用在大功率发电系统中，可以克服由于电感过大引起体积大、功耗大等缺点；不可控型整流器主要用在功率较小发电系统中，其特点是体积小、成本较低。
可控型整流器如图 2.2 所示，其使用是全控或半控型功率开关管，如门极可关断晶体管 GTO、功率 MOSFET 或门极绝缘双极性晶体管 GTR 等。

图 2. 2 可控整流桥式电路
不可控整流器如图 2.3 所示，其使用是不可控型功率开关管，如大功率二极管，该电路具有结构简单、功耗低、成本低等优点，普遍应用在中、小功率发电系统中。

图 2.3 不可控整流桥式电路
2.3.2 DC/DC 变换器
DC/DC 变换器是使用半导体开关器件，通过控制器件导通和关断时间，再配合
电感、电容或高频变压器等以连续改变和控制输出直流电压变换电路。
一般情况下，直－直变换器分为直接变换和间接变换两种，直接变换没有变压器介入，直接进行直流电压变化，这种电路也称为非隔离型 DC/DC 变换器（斩波电路）；间接变换则是先将直流电压变换为交流电压，经变压器转换后再变换为直流电压，此种直－交－直电路也称为隔离型 DC/DC 变换器。
近年来，随着高频化、软开关和三电平技术不断发展，DC/DC 变换器向着体积
更小、重量更轻、效率更高方向发展，可供风力发电系统使用 DC/DC 变换器类型也不断增加。
在风力发电系统中使用 DC/DC 变换器具有以下特点：
① 及传统 DC/DC 变换器相比，在风力发电系统中使用 DC/DC 变换器除了具有电压变换作用外，还要实现最大功率点跟踪（MPPT—Maximum Power Point Tracking）功能。(又可称为最大功率输出控制)
② 在闭环控制系统中，DC/DC 变换器反馈信号常为其输出电压，而在风电系统中，为了实现风力发电机最大功率输出控制，就需要采用相应 MPPT 算法，因此，DC/DC 反馈信号就不只仅限于输出电压了，还可能使用变换器输入电压、输出电流或输出功率等作为反馈参数。
③ 传统 DC/DC 变换器多为专用芯片提供控制信号，其控制比较简单；而在风电系统中，由于要实现 MPPT 功能，所以需要使用单片机或 DSP，采用 PWM 控制方式来调节功率开关管来实现系统功能。
2.4 锂电池
2.4.1 锂电池介绍
在数码产品中，无论是从技术角度评估还是从价格方面考虑，电池都占有十分重要地位。时值今日，市场上正在销售数码产品中，所使用电池已经基本完成了从镍电池到锂电池过渡。也许是由于电池刚刚完成了一次镍电池到锂电池革命，所以人们对锂电池认识并不统一，在许多情况下不正确说法和做法颇为流行。因此，懂得一点锂电池知识，掌握锂电池正确使用方法是非常有必要。
2.4.2 锂电池种类
目前市面上所使用二次电池主要有镍氢(Ni-MH)及锂离子(Li-ion)两种类型。锂离子电池中已经量产有液体锂离子电池（LiB)和聚合物锂离子电池（LiP）两种。所以在许多情况下，电池上标注了Li-ion，一定是锂离子电池。但不一定就是液体锂离子电池，也有可能是聚合物锂离子电池。
锂离子电池是锂电池改进型产品。锂电池很早以前就有了，但锂是一种高度活跃金属，它使用时不太安全，经常会在充电时出现燃烧、爆裂情况，后来就有了改进型锂离子电池，加入了能抑制锂元素活跃成份（比如钴、锰等等）从而使锂电真正达到了安全、高效、方便，而老锂电池也随之基本上淘汰了。至于如何区分它们，从电池标识上就能识别，锂电池为Li、锂离子电池为Li-ion。现在，笔记本和手机使用所谓“锂电池”，其实都是锂离子电池。
现代电池基本构造包括正极、负极及电解质三项要素。作为电池一种，锂离子电池同样具有这三个要素。一般锂离子技术使用液体或无机胶体电解液，因此需要坚固外壳来容纳可燃活性成分，这就增加了电池重量和成本，也限制了尺寸大小和造型灵活性。

2.4.3 锂电池充电方法
阶段 1：小电流预充
先用 50mA 小电流对电池预充。
当电池电压>=2.5V 时转到下一阶段。
阶段 2：恒流充
用 500mA 恒定电流对电池快速充电。
当电池电压>=4.2V 时转到下一阶段。
阶段 3：恒压充
逐渐减少充电电流，保证电池电压恒定=4.2V
当充电电流<=50mA 时，停止充电
阶段4：涓流充
充电结束后，为维持电池电压，进行小电流脉冲充电。
因为锂电池自放电较轻微，故该阶段可省略。如图 2.4 所示。

图 2.4 锂电池充电过程曲线

三 小型风力发电机控制器设计　
3.1 电机选择　
3.1.1 手摇发电机
发电机是由线圈作为转子，磁铁作为定子，形成稳定磁场。手摇使线圈在磁场中连续转动切割磁场，发生电磁感应现象，产生电流。定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分其他结构件组成。线圈作为转子，磁铁作为定子，形成稳定磁场。手摇使线圈在磁场中连续转动切割磁场，发生电磁感应现象，产生电流。其原理图如图3.1所示。

图3.1发电机原理图
本设计采用是拆机日产直流减速电机，额定功率10W，最大电流500mA。适合电压：6V-24V，转速：32-130转/分钟，重量：200克。
直流减速电机，即齿轮减速电机，是在普通直流电机基础上，加上配套齿轮减速箱。齿轮减速箱作用是，提供较低转速，较大力矩。同时，齿轮箱不同减速比可以提供不同转速和力矩。这大大提高了，直流电机在自动化行业中使用率。减速电机是指减速机和电机（马达）集成体。这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮电机。通常由专业减速机生产厂进行集成组装好后成套供货。减速电机广泛应用于钢铁行业、机械行业等。使用减速电机优点是简化设计、节省空间。
直流减速电机在机电行业是比较常见微型减速电机,但是对于减速电机性能和材料了解应该不太多而且厂家如何选择材料等比较专业知识不是一两天能明白,主要从：考虑磁场性质，考虑各种齿轮减速电机对冲片铁心磁导率方向性和均匀性冷轧，考虑减速电机铁心工作磁密高低，考虑铁心损耗大小等几个方面入手，但是对于国外高技术含量减速机对材料结构设计上选择，了解还不深，所以以上都是国产直流减速电机一些知识。

图3.2发电机实物图
3.1.2 电机特性曲线
一、转速特性曲线：电动机转速特性是在描述电动机转速为n及电枢电流Ia关系，一般将电动机输入额定电压，同时调整激滋电流及负载，使电动机在满载情形下，维持激滋电流及端电压不变下，逐渐调速负载，以过到额定转速曲线，经电枢电流Ia为横座标，转速n为纵座标所描绘出曲线称为转速特性曲线。

图3.3 转速特性曲线

二、转矩特性曲线：电动机转矩特性曲线是在描述电动机转矩T及电枢电流Ia关系，一般将电动机端电压及磁场电流维持在定值，逐渐调整负载，以电枢电流Ia为横座标，转矩T为纵座标所描绘出曲线称为转矩特性曲线。其转矩特性曲线和转换电路如图3.4和图3.5所示。

图3.4 转矩特性曲线

图3.5发电电压转换电路

3.2 单片机（单片机STC12C5A60S2）
3.2.1 产品介绍
在众多51系列单片机中，要算国内STC 公司1T增强系列更具有竞争力，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内具有大容量程序存储器且是FLASH工艺，如STC12C5A60S2单片机内部就自带高达60K FLASH ROM,这种工艺存储器用户可以用电方式瞬间擦除、改写。而且STC系列单片机支持串口程序烧写。显而易见，这种单片机对开发设备要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内程序还可以进行加密，这又很好地保护了你劳动成果。重要一点STC12C5A60S2目前售价及传统51差不多，市场供应也很充足。是一款高性价比单片机。
STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产单时钟/机器周期(1T)单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。
3.2.2 单片机STC12C5A60S2特点
1.增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051;
2.工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V-3.3V(5V单片机)STC12LE5A60S2系列工作电压：3.6V-2.2V(3V单片机);
3.工作频率范围：0 - 35MHz，相当于普通8051 0～420MHz;
　4.用户应用程序空间8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字节;
5.片上集成1280字节RAM;
6.通用I/O口(36/40/44个)，复位后为：准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O口)，可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏，每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55Ma;
7. ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器，无需专用仿真器 可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序，数秒即可完成一片;
8.有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM);
9. 看门狗;
10.内部集成MAX810专用复位电路(外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地);
11.外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器，5V单片机为1.32V，误差为+/-5%,3.3V单片机为1.30V，误差为+/-3%;
12.时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为+/-5%到+/-10%以内) 1用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟，常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz～15.5MHz，3.3V单片机为：8MHz～12MHz，精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准;
13.共4个16位定时器 两个及传统8051兼容定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器 做串行通讯波特率发生器 再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器;
14. 2个时钟输出口，可由T0溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1溢出在P3.5/T1输出时钟;
15.外部中断I/O口7路,传统下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断PCA模块， Power Down模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2 ), CCP1/P1.4 (也可通过寄存器设置到P4.3);
16. PWM(2路)/PCA(可编程计数器阵列,2路)：
——也可用来当2路D/A使用
——也可用来再实现2个定时器
——也可用来再实现2个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持);
17.A/D转换, 10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)18.通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口;
18. STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3);
工作温度范围：-40 - +85℃(工业级) / 0 - 75℃(商业级)21.封装：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48 I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口线外接 74HC164/165/595(均可级联)来扩展I/O口, 还可用A/D做按键扫描来节省I/O口，或用双CPU,三线通信，还多了串口。
其管脚图和控制电路图如图3.6和图3.7所示。

图3.6 STC12C5A60S2管脚图

图3.7 单片机系统控制电路

四 流程图和电路图
4.1流程图和控制原理图
控制器原理图如图4.1所示

图4.1 控制器原理图

通过采集电池电压来判断电池充电和不充电，通过采集电流大小判断来保护电池。 控制器是由一些电子元器件组成，起一个“开关”作用。当发电机输出交流电经过整流后，如果锂电池电压低于系统设定电压3.0V时，控制器使充电电路接通，发电机开始向锂电池充电；当锂电池电压上升到保护电压3.7V时候充电控制开关电路截止，发电机停止向锂电池充电，以免锂电池过充影响寿命。在此基础上保证了锂电池使用寿命。

硬件结构框图如4.2所示。
单
片
机
PWM输出电路
驱动电路
主充电电路
锂电池

显示器
A/D转换
电压检测电路
电流检测电路

4.2 硬件结构框图

半波整流电路
变压器次级绕组及负载相接，中间串联一个整流二极管，就是半波整流。利用二极管单向导电性，只有半个周期内有电流流过负载，另半个周期被二管所阻，没有电流。这种电路，变压器中有直流分量流过，降低了变压器效率；整流电流脉动成分太大，对滤波电路要求高。只适用于小电流整流电路。其整流电路如图4.3和图4.4所示。

图4.3 半波整流电路
它由电源变压器Tr整流二极管D和负载电阻RL组成,变压器初级接交流电源,次级所感应交流电压为 。
其中U2m为次级电压峰值,U2为有效值。 电路工作过程是：在u2 正半周（ωt = 0~π）,二极管因加正向偏压而导通,有电流iL流过负载电阻RL。由于将二极管看作理想器件,故RL上电压 uL及u2正半周电压基本相同。 在u2负半周（ωt =π~2π）,二极管D因加反向电压而截止,RL 上无电流流过,RL 上电压uL = 0。

图4.4 整流波形

由于二极管单向导电作用,使流过负载电阻电流为脉动电流,电压也为一单向脉动电压,其电压平均值（输出直流分量）为

( 41 )

( 42 )

( 43 )
流过负载平均电流为

( 44 )
流过二极管D平均电流（即正向电流）为

( 45 )
加在二极管两端最高反向电压为

( 46 )
选择整流二极管时,应以这两个参数为极限参数。
半波整流电路简单,元件少,但输出电压直流成分小（只有半个波）,脉动程度大,整流效率低,仅适用于输出电流小、允许脉动程度大、要求较低场合。

图4.5 电源电路

4.3 显示屏
本设计使用Nokia/诺基亚5110 LCD显示屏，是NOKIA 公司生产可用于其5110、6150，6100 等系列移动电话液晶显示模块，国内厂家也生产有类似兼容产品。该产品除应用于移动电话外，也可广泛应用于各类便携式设备显示系统。及其它类型产品相比，该模块具有以下特点：
（1）、84x48 点阵LCD，可以显示4 行汉字；
（2）、采用串行接口及主处理器进行通信，接口信号线数量大幅度减少，包括电源和地在内信号线仅有9 条。支持多种串行通信协议（如AVR 单片机ＳＰI、MCS51 串口模式０等），传输速率高达4Mbps，可全速写入显示数据，无等待时间；
（3）、可通过导电胶连接模块及印制版，而不用连接电缆，用模块上金属钩可将模块固定到印制板上，因而非常便于安装和更换；
（4）、LCD 控制器／驱动器芯片已绑定到LCD 晶片上，模块体积很小；
（5）、采用低电压供电，正常显示时工作电流在200μA 以下，且具有掉电模式。

图4.6 5110产品引脚图

图4.7 LCD显示电路
4.4 锂电池选择
本设计采用一个废旧锂电池，具体参数如表4.1所示。充电电路如图4.8所示。
表4.1 锂电池参数
序号
内容
参数
备注
1
标称电压
3.7V

2
标称容量
300MAH
1C充电2.5H，恒流放电到3.0V
3
充电限制电压
4.25V

4
电池内阻
≤250mΩ(Max)

5
充电方式
CC/CV
恒流/恒压方式
恒流/恒压
6
充电制
1.标准充电.0.2C
初始充电电流60mA
2.快速充电1C
初始充电电流300mA
7
充电时间
标准充电
8Hours

快速充电
2.5Hours

8
最大充电电流
300mA
1.0C
9
最大放点电流
600mA
2.0C
10
过充限制电流
4.25V±0.1V

11
过放限制电压
2.7V±0.1V

12
工作温度
充电
0-45℃

放电
-20-60℃

13
贮存温度
<1个月
-20-45℃
运输时推荐贮存温度为23℃
>6个月
-20-35℃

14
重量
约8克
近似值

图4.9 充电电路
4.5 检测电路
检测电路包括充电电压检测、充电电流检测。
4.5.1 电压检测
电压检测电路设计主要考虑问题有：在正常充电过程中，电池端电压U变化范围是2.7V至4.25V，要使单片机检测U，需以某种途径把U变化映射到O至5V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，如果模拟量及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。线性光耦可以较好实现输入侧和输出侧之间隔离，且输出跟随输入变化，线性度达0.01%。
4.5.2 电流检测
电阻检测法：
电阻检测法属于直接式检测法，一般是通过测量串接电路中电阻两端电压信号来计算得到所要测电流大小，测量电流上限一般不能太大。直接得到电信号是模拟信号，一般都比较微弱，还须外接放大电路将信号放大，再通过A/D转换电路将其转化为数字信号。其检测电路如图4.10所示。

图4.10 电阻串联检测电流法

五 调试
实物图如图5.1所示。

图5.1实物图
控制器工作状态：红灯表示控制板接通电源；黄灯表示发电机正在发电工作；绿灯表示控制器正在为锂电池充电；显示屏采集锂电池电压信号，显示出来。
其部分实物图如图5.2所示。

图5.2部分实物图
小型风力发电机控制器模拟实物图：绿色框图为手摇直流加速发电机；蓝色框图为控制器；红色框图为锂电池。
六 结语
本文通过一种小型风力发电机控制器设计过程，对小型风力发电系统进行了较为全面研究。
论文主要完成以下工作：
（1）、介绍了小型风力发电系统结构、组成、工作原理，以及各组成部分简要发展情况；
（2）、对所设计控制器零件进行选择和分析；
（3）、对设计控制机器关键技术进行了详细分析并测试；
（4）、对现有小型风力发电机技术总结和猜想。
除了以上所做各项工作外，本文也有几点缺憾之处：
首先，由于时间等因素，未能使用风力发电机来进行设计，只能选择小型手摇直流减速电机来模拟发电，功率过小，不能表现完整风力发电过程；
其次，对于蓄电池了解不够深入，因而只对蓄电池做一个简单介绍，选择一个适合手摇电机小容量锂电池来设计来作为一个电源，希望在小容量简单电路中打好基础；
最后，基于本设计只是建立在模仿及猜想中完成，对于表现风力发电系统总体结构不能有很好代表性。因为知识缺陷，导致设计进度有延缓，真感到十分抱歉。
即使存在一些遗憾，不过本次设计还是充满许多未知和进步，本人希望通过本文对小型风力发电机控制器进行研究，能够对未来风力发电技术研究工作有所帮助，本文缺陷，还有待日后不断进行深入研究。