一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制模組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制模組，屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠依據(jù)風(fēng)力大小自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓。風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電過程中普遍存在遇到大風(fēng)時(shí)發(fā)電量大增的問題，過高的輸出電壓容易損壞控制裝置及用電設(shè)備。雖然科技人員采取了應(yīng)對措施，但這些傳統(tǒng)應(yīng)對措施不夠完善，全都是耗能或避能的辦法。本實(shí)用新型開發(fā)了一種獨(dú)特的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制模組,即在風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子繞組串入電抗器的方案，電抗器外置。這種電抗器能夠很方便地改變感抗的大小，可以采用一個(gè)電子線路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。盡管風(fēng)力在大范圍變化，風(fēng)力發(fā)電機(jī)仍能輸出較穩(wěn)定的電壓。本實(shí)用新型方案與現(xiàn)有傳統(tǒng)的辦法結(jié)合使用，會(huì)收到更好的效果。
【專利說明】
一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制模組
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型為一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制模組，屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠依據(jù)風(fēng)力大小自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)是多相交流發(fā)電機(jī)，現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電過程中普遍存在遇到大風(fēng)時(shí)發(fā)電量大增的問題，此時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)過高的輸出電壓容易損壞控制裝置及用電設(shè)備。雖然科技人員采取了應(yīng)對措施，例如調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的槳葉迎風(fēng)面的角度，減少受風(fēng)面積等等。但這些傳統(tǒng)應(yīng)對措施不夠完善，全都是耗能或避能的辦法，為此必須尋求風(fēng)力發(fā)電機(jī)更好的控制方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型針對以上問題，開發(fā)了一種獨(dú)特的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制方式，即在風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子繞組串入電抗器的方案，電抗器為外置方式。這個(gè)電抗器能夠很方便地改變感抗的大小，可以采用一個(gè)電子線路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。盡管風(fēng)力在大范圍變化，風(fēng)力發(fā)電機(jī)仍能輸出較穩(wěn)定的電壓。本實(shí)用新型方案與現(xiàn)有傳統(tǒng)耗能或避能的辦法結(jié)合使用，會(huì)收到更好的效果。
【附圖說明】
[0004]圖1為普通風(fēng)力發(fā)電機(jī)的示意圖。
[0005]圖2為串入電抗器后的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的示意圖。
[0006]圖3為調(diào)節(jié)電抗器感抗的示意圖。
[0007]圖中的各序號(hào)表不的含義為:
[0008](I)PffM 控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0009]圖1為普通風(fēng)力發(fā)電機(jī)的示意圖，圖2為串入電抗器后的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的示意圖。以下解釋發(fā)明所在。
[0010]圖1為普通風(fēng)力發(fā)電機(jī)的示意圖，風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)是多相交流發(fā)電機(jī)，以三相為例說明:風(fēng)力發(fā)電機(jī)GA內(nèi)嵌有三組線包即三相線包，互差120°電角，每組線包代表一相，三相線包的末端互相連接在一起，成為“中性點(diǎn)O”，三組線包的始端“U”、“V”、“W”為三相電壓的輸出端。
[0011]圖2為串入電抗器后的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的示意圖。這里改變了風(fēng)力發(fā)電機(jī)GA三相線包末端的連接方式，它們并不直接相連，而是每相線包的末端各自串聯(lián)一個(gè)電抗器之后再互相連接在一起成為“中性點(diǎn)O” ；三相線包的始端“U”、“V”、“W”仍然作為三相電壓的輸出端(圖2中三相線包的始端“U”、“V”、“W”省略未畫)。圖示U相線包的末端連接電抗器LI的始端，V相線包的末端連接電抗器L2的始端，W相線包的末端連接電抗器L3的始端，電抗器L1、L2、L3的末端互相連接在一起成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的“中性點(diǎn)O”。電抗器L1、L2、L3是各自獨(dú)立的，它們都帶有類似變壓器的副邊，與副邊繞制在同一鐵芯上成為電流互感器。電抗器L1、L2、L3的副邊分別為L ’ 1、L ’ 2、L ’ 3，電抗器LI和副邊L ’ 1、電抗器L2和副邊L ’ 2、電抗器L3和副邊L，3各自組成一個(gè)電流互感器，電抗器L1、L2、L3可視作電流互感器的原邊，這三個(gè)電流互感器的電參數(shù)相同。再把三個(gè)副邊L ’ 1、L ’ 2和L ’ 3串聯(lián)起來，即副邊L，I的末端連接副邊L ’ 2的始端，副邊L ’ 2的末端連接副邊L ’ 3的始端，再將副邊L ’ I的始端Ml和副邊L，3的末端M2單獨(dú)弓I出。把副邊L 1、副邊L 2和副邊L 3這樣串聯(lián)后約定fg]稱為串聯(lián)副邊，Ml和M2成為串聯(lián)副邊的兩個(gè)端點(diǎn)。
[0012]這樣一來，當(dāng)串聯(lián)副邊的兩個(gè)端點(diǎn)Ml和M2短接時(shí)，電抗器L1、L2、L3的感抗約等于零，而當(dāng)串聯(lián)副邊的兩個(gè)端點(diǎn)MI和M2斷開時(shí)，電抗器L1、L2、L3的感抗等于XL = 2JifL，其中L為電抗器L1、L2、L3的電感，f為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，它與風(fēng)力的大小有關(guān)，風(fēng)力大則頻率f也高。如果采用PWM(脈沖寬度)調(diào)制方法，讓串聯(lián)副邊的兩個(gè)端點(diǎn)Ml和M2時(shí)而短接、時(shí)而斷開，那么電抗器L1、L2、L3的感抗Xl便可以在O?2JifL之間變化，以此來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電抗器L1、L2、L3的感抗。
[0013]圖3為調(diào)節(jié)電抗器感抗的示意圖，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電的過程中，電抗器L1、L2、L3流過電流，其副邊L ’ 1、L ’ 2和L ’ 3便會(huì)感生出交流電壓，串聯(lián)副邊的兩個(gè)端點(diǎn)Ml和M2之間的交流電壓是三個(gè)副邊L’1、L’2和L’3上感生電壓的迭加。這個(gè)迭加的交流電壓經(jīng)過整流橋VCl整流成直流電后，其正極連接N溝道場效應(yīng)管Vl的漏極，其負(fù)極連接場效應(yīng)管Vl的源極，場效應(yīng)管Vl的柵極連接PffM控制器(I)的輸出。PWM控制器(I)受風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電壓控制，風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電壓與風(fēng)力大小成正比;視風(fēng)力的大小并相應(yīng)輸出一個(gè)電信號(hào)，來調(diào)節(jié)PWM控制器(I)的輸出脈沖寬度占空比并驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管V1:
[0014]I )，當(dāng)風(fēng)力很大時(shí)，調(diào)節(jié)PWM控制器(I)的輸出脈沖寬度占空比為O %，S卩PffM控制器
(I)輸出低電平，使場效應(yīng)管Vl關(guān)斷，也就是說使串聯(lián)副邊的兩個(gè)端點(diǎn)Ml和M2成為斷開狀態(tài)，串聯(lián)副邊無電流流過。此時(shí)電抗器L1、L2、L3的感抗最大，其感抗值Xl = 2對L，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓在電抗器L1、L2、L3上產(chǎn)生壓降，降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電壓;再則，風(fēng)力很大時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出電壓的頻率f也會(huì)升高，進(jìn)一步增大了電抗器L1、L2、L3的感抗值，這樣風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓在電抗器L1、L2、L3產(chǎn)生的壓降也進(jìn)一步增大，能夠更多地降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電壓。
[0015]2 )，當(dāng)風(fēng)力微小時(shí)，調(diào)節(jié)PffM控制器(I)的輸出脈沖寬度占空比為100 %，S卩PffM控制器(I)輸出高電平，使場效應(yīng)管Vl導(dǎo)通，也就是說使串聯(lián)副邊的兩個(gè)端點(diǎn)Ml和M2成為短接狀態(tài)，這樣串聯(lián)副邊流過較大電流。此時(shí)電抗器L1、L2、L3的感抗值Xl = O，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓在電抗器L1、L2、L3產(chǎn)生的壓降為零，全部作為輸出電壓。
[0016]3)當(dāng)風(fēng)力在微小與風(fēng)力很大之間變化時(shí)，調(diào)節(jié)PWM控制器(I)的輸出脈沖寬度占空比在100 %?O %之間變化，串聯(lián)副邊流過的平均電流相應(yīng)從大到零之間變化;風(fēng)力較小時(shí)占空比應(yīng)該較高，而風(fēng)力較大時(shí)占空比應(yīng)該較低，以此來自動(dòng)調(diào)節(jié)電抗器L1、L2、L3的感抗值，維持風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電壓比較穩(wěn)定。
[0017]因?yàn)殡娏骰ジ衅鞑辉试S副邊開路，圖3中串聯(lián)副邊的兩個(gè)端點(diǎn)Ml和M2之間連接了一個(gè)電阻RO。
[0018]綜上所述，本實(shí)用新型開發(fā)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制方式的特征是:在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的三相線包的末端各串入一個(gè)電抗器L1、L2、L3，這三個(gè)電抗器的末端連接在一起作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)；電抗器11、1^、1^3各帶有副邊1/1、1/2、1/3，把三個(gè)副邊1/1、1/2、1/3串聯(lián)起來，調(diào)節(jié)流過串聯(lián)副邊直流電流的大小來改變電抗器L1、L2、L3的感抗大小，從而使風(fēng)力發(fā)電機(jī)不隨風(fēng)力大小的變化輸出較穩(wěn)定的電壓;采用一個(gè)PWM控制器(I)來對電抗器L1、L2、L3的感抗大小實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型方案與現(xiàn)有傳統(tǒng)的耗能或避能的辦法結(jié)合使用，會(huì)收到更好的效果。
[0019]I)，電抗器LI和副邊L’ 1、電抗器L2和副邊L’ 2、電抗器L3和副邊L’ 3各自組成一個(gè)電流互感器，電抗器L1、L2、L3可視作電流互感器的原邊，這三個(gè)電流互感器的電參數(shù)相同；三個(gè)副邊L ’ 1、L ’ 2、L ’ 3具體串聯(lián)方式是:副邊L，I的末端連接副邊L ’ 2的始端，副邊L ’ 2的末端連接副邊L ’ 3的始端，副邊L ’ I的始端Ml和副邊L ’ 3的末端M2單獨(dú)弓I出，Ml和M2成為串聯(lián)副邊的兩個(gè)端點(diǎn)。
[0020]2)，串聯(lián)副邊的兩個(gè)端點(diǎn)Ml和M2之間的交流電壓經(jīng)過整流橋VCl整流成直流電后，其正極連接N溝道場效應(yīng)管Vl的漏極，其負(fù)極連接場效應(yīng)管Vl的源極，場效應(yīng)管Vl的柵極連接PffM控制器(I)的輸出；串聯(lián)副邊的兩個(gè)端點(diǎn)Ml和M2之間連接了電阻R0。
[0021]3)，PWM控制器(I)內(nèi)設(shè)有檢測器，可感知風(fēng)力的大小并相應(yīng)輸出一個(gè)電信號(hào)，調(diào)節(jié)PWM控制器(I)的輸出脈沖寬度占空比來調(diào)節(jié)流過串聯(lián)副邊的直流電流的大小；當(dāng)風(fēng)力很大時(shí)，調(diào)節(jié)PWM控制器(I)的輸出脈沖寬度占空比為0% ;當(dāng)風(fēng)力微小時(shí)，調(diào)節(jié)PWM控制器(I)的輸出脈沖寬度占空比為100%;當(dāng)風(fēng)力在微小與風(fēng)力很大之間變化時(shí)，調(diào)節(jié)PWM控制器⑴的輸出脈沖寬度占空比在100%?0%之間變化，風(fēng)力較小時(shí)占空比應(yīng)該較高，而風(fēng)力較大時(shí)占空比應(yīng)該較低。
[0022]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施范例而已，并非對實(shí)用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但是凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制模組，應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電，其特征在于:所述控制模組由三個(gè)電抗器11、1^、1^3組成，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的三相線包的末端各串入一個(gè)電抗器1^1、1^、1^3，這三個(gè)電抗器的末端連接在一起作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)；電抗器L1、L2、L3各帶有副邊L ’ 1、L ’ 2、L ’ 3，把三個(gè)副邊L ’ 1、L ’ 2、L ’ 3串聯(lián)起來，調(diào)節(jié)流過串聯(lián)副邊直流電流的大小來改變電抗器L1、L2、L3的感抗大小;采用一個(gè)PffM控制器(I)來對電抗器L1、L2、L3的感抗大小實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)-K-T O2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制模組，其特征在于:電抗器LI和副邊L’ 1、電抗器L2和副邊L’2、電抗器L3和副邊1/3各自組成一個(gè)電流互感器，電抗器1^1、1^、1^3可視作電流互感器的原邊，這三個(gè)電流互感器的電參數(shù)相同；三個(gè)副邊L’1、L’2、L’3具體串聯(lián)方式是:副邊L’ I的末端連接副邊L’ 2的始端，副邊L’ 2的末端連接副邊L’ 3的始端，副邊L’ I的始端Ml和副邊L’3的末端M2單獨(dú)引出，M1和M2成為串聯(lián)副邊的兩個(gè)端點(diǎn)。3.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制模組，其特征在于:串聯(lián)副邊的兩個(gè)端點(diǎn)Ml和M2之間的交流電壓經(jīng)過整流橋VCl整流成直流電，其正極連接N溝道場效應(yīng)管Vl的漏極，其負(fù)極連接場效應(yīng)管Vl的源極，場效應(yīng)管Vl的柵極連接PWM控制器(I)的輸出；串聯(lián)副邊的兩個(gè)端點(diǎn)Ml和M2之間連接電阻RO。4.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制模組，其特征在于:PWM控制器(I)內(nèi)設(shè)有傳感器，可感知風(fēng)力的大小并相應(yīng)輸出一個(gè)電信號(hào)，調(diào)節(jié)HVM控制器(I)的輸出脈沖寬度占空比來調(diào)節(jié)流過串聯(lián)副邊的直流電流的大小。
【文檔編號(hào)】H02P101/15GK205430111SQ201520991886
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月4日
【發(fā)明人】徐華, 何曙光, 黃文政, 李智銘
【申請人】深圳市華杰電氣技術(shù)有限公司