一種風(fēng)力發(fā)電集成控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)力發(fā)電集成控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)能轉(zhuǎn)化控制和并網(wǎng)變流控制的集成化控制系統(tǒng)，截至目前，國內(nèi)的風(fēng)電控制系統(tǒng)制造企業(yè)只能生產(chǎn)出主控系統(tǒng)(包括變槳、偏航和解纜為核心控制功能)或只生產(chǎn)風(fēng)電并網(wǎng)變流器系統(tǒng)，尚無任何一家國內(nèi)的企業(yè)能夠生產(chǎn)出大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的綜合控制系統(tǒng)，因此，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)廠家在制造風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，要么高成本原裝進(jìn)口國外的控制系統(tǒng)設(shè)備，要么從國內(nèi)采購的國產(chǎn)風(fēng)電主控系統(tǒng)和變流裝置一般都從不同廠家購買，由于不同廠商的技術(shù)參數(shù)的差異，在安裝整機(jī)過程中必須要求多個廠家技術(shù)人員的配合，才可以實(shí)現(xiàn)整個控制功能的有機(jī)結(jié)合，溝通過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力?；谝陨峡紤]，開發(fā)一款將上述兩種功能完全集成在一套系統(tǒng)中的控制產(chǎn)品顯得非常有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種風(fēng)力發(fā)電集成控制裝置，一套裝置即可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的控制和電能轉(zhuǎn)換以及并網(wǎng)的功能，具有節(jié)省空間，控制精確度和可靠性高的特點(diǎn)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種風(fēng)力發(fā)電集成控制裝置，其安裝于塔筒上方，包括:
[0006]一傳感器組，所述傳感器組包括一安裝在機(jī)艙外頂部的風(fēng)速風(fēng)向傳感變送器，一安裝在機(jī)艙內(nèi)的電網(wǎng)傳感變送器，以及一安裝在在機(jī)艙內(nèi)控制器殼體內(nèi)的系統(tǒng)溫度傳感變送器；
[0007]一與所述傳感器組連接的主控制器，
[0008]還包括一同樣與主控制器連接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括一控制風(fēng)機(jī)葉片轉(zhuǎn)動的變槳執(zhí)行器，一控制機(jī)艙旋轉(zhuǎn)的偏航執(zhí)行器，以及一連接剎車片的保護(hù)執(zhí)行器；
[0009]一能源轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，所述能源轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括一與風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端連接且將接收到的交流電改變?yōu)橹绷麟姷牡恼鲉卧?，和一將直流電改變?yōu)榻涣麟姴?shí)現(xiàn)并網(wǎng)的逆變單
J L.ο
[0010]在本實(shí)用新型的一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述風(fēng)速風(fēng)向傳感變送器、電網(wǎng)傳感變送器、系統(tǒng)溫度傳感變送器三者均由傳感器加變送器組成各自獨(dú)立的檢測電路，分別輸出4-20mA的電信號。
[0011]在本實(shí)用新型的一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述的主控制器采用DSP為主控芯片設(shè)計(jì)的控制板。
[0012]通過上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從接收風(fēng)能到轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再從機(jī)械能轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定并網(wǎng)的電能的一體化控制功能，系統(tǒng)所有組成部分有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成一套完整的控制系統(tǒng)，完全克服了前面所說的風(fēng)能到機(jī)械能轉(zhuǎn)換控制和并網(wǎng)控制相脫節(jié)的問題，應(yīng)用起來更方便，高效。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
[0017]參見圖1，一種風(fēng)力發(fā)電集成控制裝置，包括風(fēng)速風(fēng)向傳感變送器1、電網(wǎng)傳感變送器2、系統(tǒng)溫度傳感變送器3、主控制器4、變槳執(zhí)行器5、偏航執(zhí)行器6、整流單元7、逆變單元8、保護(hù)執(zhí)行器9。
[0018]所述的風(fēng)速風(fēng)向傳感變送器I安裝在機(jī)艙外頂部，無物體遮擋處。
[0019]所述的電網(wǎng)傳感變送器2在機(jī)艙內(nèi)從交流電網(wǎng)取信號，變成模擬信號后送給主控制器4。
[0020]系統(tǒng)溫度傳感變送器3主要安裝在在機(jī)艙內(nèi)控制器殼體內(nèi)。
[0021]所述的主控制器4采用TI公司的28335系列DSP為主控芯片設(shè)計(jì)的控制板。
[0022]所述的變槳執(zhí)行器5是在機(jī)艙內(nèi)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)的裝置。
[0023]所述的偏航執(zhí)行器6是在機(jī)艙外能使機(jī)艙旋轉(zhuǎn)的裝置。
[0024]所述的整流單元7是在機(jī)艙內(nèi)連接在風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端，實(shí)現(xiàn)交流變直流功能。
[0025]所述的逆變單元8是在機(jī)艙內(nèi)連接在整流單元7后邊，實(shí)現(xiàn)直流變交流并網(wǎng)功能。
[0026]所述的保護(hù)執(zhí)行器9在機(jī)艙內(nèi)連接剎車片。
[0027]機(jī)艙頂部風(fēng)速風(fēng)向傳感變送器I將當(dāng)前風(fēng)速、風(fēng)向測量值以4_20mA模擬信號傳入主控制器4，主控制器4根據(jù)控制要求驅(qū)動變槳執(zhí)行器5采取合適的動作(即根據(jù)設(shè)定的臨界動作參數(shù)來決定是否需要變槳動作:
[0028]當(dāng)臨界風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速及以上時(shí)，驅(qū)動變槳動作，減少風(fēng)能獲得量，保證額定工作狀態(tài)；
[0029]當(dāng)風(fēng)速達(dá)到危險(xiǎn)風(fēng)速以上時(shí)，變槳執(zhí)行器5實(shí)現(xiàn)順槳功能，同時(shí)主控制器4給保護(hù)執(zhí)行器9發(fā)指令，使剎車片剎車制動，風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。同時(shí)偏航執(zhí)行器6采取合適的動作(即根據(jù)設(shè)定的臨界動作參數(shù)來決定是否需要偏航執(zhí)行器6動作已達(dá)到迎風(fēng)的目的)，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出電能后，主控制器4首先根據(jù)電網(wǎng)傳感變送器2送入的電網(wǎng)參數(shù)測量信號(4-20mA模擬信號)來對整流單元7、逆變單元8發(fā)出驅(qū)動指令，使二者協(xié)調(diào)工作輸出符合電網(wǎng)參數(shù)的電能，自動并網(wǎng)。
[0030]系統(tǒng)溫度傳感變送器3實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)工作溫度和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作溫度，將檢測值以4-20mA模擬信號送入主控制器4，主控制器4根據(jù)采集信號和軟件內(nèi)設(shè)置信號比較，當(dāng)溫度高于危險(xiǎn)設(shè)定值時(shí)，發(fā)出停車指令，變槳執(zhí)行器5實(shí)現(xiàn)順槳，保護(hù)執(zhí)行器9實(shí)現(xiàn)剎車停機(jī)。
[0031]本實(shí)用新型的核心工作原理有:
[0032]第一，主控制器4作為整個系統(tǒng)的控制核心，它接收風(fēng)速風(fēng)向傳感變送器1、電網(wǎng)傳感變送器2、系統(tǒng)溫度傳感變送器3采集來的4-20mA模擬電流信號，在內(nèi)部軟件中經(jīng)過算法處理，給下級發(fā)出合適的指令信號。
[0033]第二，集成控制功能，由主控制器4作為核心構(gòu)成的集成控制裝置實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從風(fēng)能捕獲到風(fēng)能的控制轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再到機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能并通過變流器系統(tǒng)變換為可并網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)電能的所有功能一體化完成，區(qū)別市場上現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)中風(fēng)能轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為兩個獨(dú)立廠商提供的系統(tǒng)，靠集成商將二者聯(lián)系在一起的控制方式。
[0034]第三，最大風(fēng)能捕獲控制(變槳控制)，根據(jù)風(fēng)速風(fēng)向傳感變送器I送來的信號，當(dāng)風(fēng)速在額定風(fēng)速以下時(shí)，變槳執(zhí)行器5使葉片夾角最大，以保證后的最大風(fēng)能；當(dāng)臨界風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速及以上時(shí)，變槳執(zhí)行器5驅(qū)動變槳動作，減少風(fēng)能獲得量，保證工作在額定發(fā)電狀態(tài)；當(dāng)風(fēng)速達(dá)到危險(xiǎn)風(fēng)速以上時(shí)，實(shí)現(xiàn)順槳功能，同時(shí)主控制器4給保護(hù)執(zhí)行器9發(fā)指令，使剎車片剎車制動，風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。
[0035]第四，偏航控制(追風(fēng)控制)，當(dāng)風(fēng)向和風(fēng)機(jī)葉片夾角大于設(shè)定值時(shí)(一般100左右)，驅(qū)動偏航執(zhí)行器6使風(fēng)機(jī)的頭部達(dá)到正對風(fēng)向位置。此外當(dāng)風(fēng)機(jī)機(jī)艙沿著同一方向旋轉(zhuǎn)2周(7200 )以上時(shí)，主控制器4會給偏航執(zhí)行器6發(fā)出指令沿著反方向轉(zhuǎn)回最初工作位，重新開始工作。
[0036]第五，溫度保護(hù)功能，主控制器4根據(jù)安裝在機(jī)體各個位置的系統(tǒng)溫度傳感變送器3的信號，在軟件中比較后，適時(shí)發(fā)出警告或停機(jī)保護(hù)指令。
[0037]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種風(fēng)力發(fā)電集成控制裝置，其安裝于塔筒上方，其特征在于，包括: 一傳感器組，所述傳感器組包括一安裝在機(jī)艙外頂部的風(fēng)速風(fēng)向傳感變送器，一安裝在機(jī)艙內(nèi)的電網(wǎng)傳感變送器，以及一安裝在在機(jī)艙內(nèi)控制器殼體內(nèi)的系統(tǒng)溫度傳感變送器； 一與所述傳感器組連接的主控制器， 還包括一同樣與主控制器連接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括一控制風(fēng)機(jī)葉片轉(zhuǎn)動的變槳執(zhí)行器，一控制機(jī)艙旋轉(zhuǎn)的偏航執(zhí)行器，以及一連接剎車片的保護(hù)執(zhí)行器； 一能源轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，所述能源轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括一與風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端連接且將接收到的交流電改變?yōu)橹绷麟姷牡恼鲉卧鸵粚⒅绷麟姼淖優(yōu)榻涣麟姴?shí)現(xiàn)并網(wǎng)的逆變單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電集成控制裝置，其特征在于，所述風(fēng)速風(fēng)向傳感變送器、電網(wǎng)傳感變送器、系統(tǒng)溫度傳感變送器三者均由傳感器加變送器組成各自獨(dú)立的檢測電路，分別輸出4-20mA的電信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電集成控制裝置，其特征在于，所述的主控制器采用DSP為主控芯片設(shè)計(jì)的控制板。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種風(fēng)力發(fā)電集成控制裝置，其安裝于塔筒上方，包括：一傳感器組，包括一安裝在機(jī)艙外頂部的風(fēng)速風(fēng)向傳感變送器，一安裝在機(jī)艙內(nèi)的電網(wǎng)傳感變送器，以及一安裝在機(jī)艙內(nèi)控制器殼體內(nèi)的系統(tǒng)溫度傳感變送器；一與所述傳感器組連接的主控制器，還包括一同樣與主控制器連接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其包括一控制風(fēng)機(jī)葉片轉(zhuǎn)動的變槳執(zhí)行器，一控制機(jī)艙旋轉(zhuǎn)的偏航執(zhí)行器，以及一連接剎車片的保護(hù)執(zhí)行器；一能源轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，其包括一與風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端連接且將接收到的交流電改變?yōu)橹绷麟姷恼鲉卧鸵粚⒅绷麟姼淖優(yōu)榻涣麟姴?shí)現(xiàn)并網(wǎng)的逆變單元。實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的控制和電能轉(zhuǎn)換以及并網(wǎng)的功能，具有節(jié)省空間，控制精確度和可靠性高的特點(diǎn)。
【IPC分類】F03D7-00
【公開號】CN204511769
【申請?zhí)枴緾N201520169259
【發(fā)明人】陳景文, 黨宏社, 王紅艷
【申請人】陜西科技大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月25日