一种风力发电机的控制模组制造技术

本实用新型专利技术为一种风力发电机的控制模组，属于电机控制技术领域，应用于风力发电，使风力发电机能够依据风力大小自动调节输出电压。风力发电机发电过程中普遍存在遇到大风时发电量大增的问题，过高的输出电压容易损坏控制装置及用电设备。虽然科技人员采取了应对措施，但这些传统应对措施不够完善，全都是耗能或避能的办法。本实用新型专利技术开发了一种独特的风力发电机的控制模组,即在风力发电机定子绕组串入电抗器的方案，电抗器外置。这种电抗器能够很方便地改变感抗的大小，可以采用一个电子线路实现自动调节。尽管风力在大范围变化，风力发电机仍能输出较稳定的电压。本实用新型专利技术方案与现有传统的办法结合使用，会收到更好的效果。

【技术实现步骤摘要】


本技术为一种风力发电机的控制模组，属于电机控制
，应用于风力发电，使风力发电机能够依据风力大小自动调节输出电压。

技术介绍

风力发电机实质是多相交流发电机，现在风力发电机发电过程中普遍存在遇到大风时发电量大增的问题，此时风力发电机过高的输出电压容易损坏控制装置及用电设备。虽然科技人员采取了应对措施，例如调节风力发电机的桨叶迎风面的角度，减少受风面积等等。但这些传统应对措施不够完善，全都是耗能或避能的办法，为此必须寻求风力发电机更好的控制方式。

技术实现思路

本技术针对以上问题，开发了一种独特的风力发电机的控制方式,即在风力发电机定子绕组串入电抗器的方案，电抗器为外置方式。这个电抗器能够很方便地改变感抗的大小，可以采用一个电子线路实现自动调节。尽管风力在大范围变化，风力发电机仍能输出较稳定的电压。本技术方案与现有传统耗能或避能的办法结合使用，会收到更好的效果。
附图说明
图1为普通风力发电机的示意图。
图2为串入电抗器后的风力发电机的示意图。
图3为调节电抗器感抗的示意图。
图中的各序号表示的含义为：
(1)PWM控制器。
具体实施方式
图1为普通风力发电机的示意图，图2为串入电抗器后的风力发电机的示意图。以下解释专利技术所在。
图1为普通风力发电机的示意图，风力发电机实质是多相交流发电机，以三相为例说明：风力发电机GA内嵌有三组线包即三相线包，互差120°电角，每组线包代表一相，三相线包的末端互相连接在一起，成为“中性点O”，三组线包的始端“U”、“V”、“W”为三相电压的输出端。
图2为串入电抗器后的风力发电机的示意图。这里改变了风力发电机GA三相线包末端的连接方式，它们并不直接相连，而是每相线包的末端各自串联一个电抗器之后再互相连接在一起成为“中性点O”；三相线包的始端“U”、“V”、“W”仍然作为三相电压的输出端(图2中三相线包的始端“U”、“V”、“W”省略未画)。图示U相线包的末端连接电抗器L1的始端，V相线包的末端连接电抗器L2的始端，W相线包的末端连接电抗器L3的始端，电抗器L1、L2、L3的末端互相连接在一起成为风力发电机的“中性点O”。电抗器L1、L2、L3是各自独立的，它们都带有类似变压器的副边，与副边绕制在同一铁芯上成为电流互感器。电抗器L1、L2、L3的副边分别为L’1、L’2、L’3，电抗器L1和副边L’1、电抗器L2和副边L’2、电抗器L3和副边L’3各自组成一个电流互感器，电抗器L1、L2、L3可视作电流互感器的原边，这三个电流互感器的电参数相同。再把三个副边L’1、L’2和L’3串联起来，即副边L’1的末端连接副边L’2的始端，副边L’2的末端连接副边L’3的始端，再将副边L’1的始端M1和副边L’3的末端M2单独引出。把副边L’1、副边L’2和副边L’3这样串联后约定简称为串联副边，M1和M2成为串联副边的两个端点。
这样一来，当串联副边的两个端点M1和M2短接时，电抗器L1、L2、L3的感抗约等于零，而当串联副边的两个端点M1和M2断开时，电抗器L1、L2、L3的感抗等于XL＝2πfL，其中L为电抗器L1、L2、L3的电感，f为风力发电机的转动频率，它与风力的大小有关，风力大则频率f也高。如果采用PWM(脉冲宽度)调制方法，让串联副边的两个端点M1和M2时而短接、时而断开，那么电抗器L1、L2、L3的感抗XL便可以在0～2πfL之间变化，以此来实现调节电抗器L1、L2、L3的感抗。
图3为调节电抗器感抗的示意图，在风力发电机发电的过程中，电抗器L1、L2、L3流过电流，其副边L’1、L’2和L’3便会感生出交流电压，串联副边的两个端点M1和M2之间的交流电压是三个副边L’1、L’2和L’3上感生电压的迭加。这个迭加的交流电压经过整流桥VC1整流成直流电后，其正极连接N沟道场效应管V1的漏极，其负极连接场效应管V1的源极，场效应管V1的栅极连接PWM控制器(1)的输出。PWM控制器(1)受风力发电机输出电压控制，风力发电机输出电压与风力大小成正比；视风力的大小并相应输出一个电信号，来调节PWM控制器(1)的输出脉冲宽度占空比并驱动场效应管V1：
1)，当风力很大时，调节PWM控制器(1)的输出脉冲宽度占空比为0％，即PWM控制器(1)输出低电平，使场效应管V1关断，也就是说使串联副边的两个端点M1和M2成为断开状态，串联副边无电流流过。此时电抗器L1、L2、L3的感抗最大，其感抗值XL＝2πfL，风力发电机发出的电压在电抗器L1、L2、L3上产生压降，降低了风力发电机的输出电压；再则，风力很大时风力发电机发出电压的频率f也会升高，进一步增大了电抗器L1、L2、L3的感抗值，这样风力发电机发出的电压在电抗器L1、L2、L3产生的压降也进一步增大，能够更多地降低风力发电机的输出电压。
2)，当风力微小时，调节PWM控制器(1)的输出脉冲宽度占空比为100％，即PWM控制器(1)输出高电平，使场效应管V1导通，也就是说使串联副边的两个端点M1和M2成为短接状态，这样串联副边流过较大电流。此时电抗器L1、L2、L3的感抗值XL＝0，风力发电机发出的电压在电抗器L1、L2、L3产生的压降为零，全部作为输出电压。
3)当风力在微小与风力很大之间变化时，调节PWM控制器(1)的输出脉冲宽度占空比在100％～0％之间变化，串联副边流过的平均电流相应从大到零之间变化；风力较小时占空比应该较高，而风力较大时占空比应该较低，以此来自动调节电抗器L1、L2、L3的感抗值，维持风力发电机的输出电压比较稳定。
因为电流互感器不允许副边开路，图3中串联副边的两个端点M1和M2之间连接了一个电阻R0。
综上所述，本技术开发的风力发电机的控制方式的特征是：在风力发电机的三相线包的末端各串入一个电抗器L1、L2、L3，这三个电抗器的末端连接在一起作为风力发电机的中性点；电抗器L1、L2、L3各带有副边L’1、L’2、L’3，把三个副边L’1、L’2、L’3串联起来，调节流过串联副边直流电流的大小来改变电抗器L1、L2、L3的感抗大小，从而使风力发电机不随风力大小的变化输出较稳定的电压；采用一个PWM控制器(1)来对电抗器L1、L2、L3的感抗大小实现自动调节。本技术方案与现有传统的耗能或避能的办法结合使用，会收到更好的效果。
1)，电抗器L1和副边L’1、电抗器L2和副边L’2、电抗器L3和副边L’3各自组成一个电流互感器，电抗器L1、L2、L3可视作电流互感器的原边，这三个电流互感器的电参数相同；三个副边L’1、L’2、L’3具体串联方式是：副边L’1的末端连接副边L’2的始端，副边L’2的末端连接副边L’3的始端，副边L’1的始端M1和副边L’3的末端M2单独引出，M1和M2成为串联副边的两个端点。
2)，串联副边的两个端点M1和M2之间的交流电压经过整流桥VC1整流成直流电后，其正极连接N沟道场效应管V1的漏极，其负极连接场效应管V1的源极，场效应管V1的栅极连接PWM控制器(1)的输出；串联副边的两个端点M1和M2之间连接了电阻R0。
3)，PWM控制器(1)内设有检测器，可感知风力的大小并相应输出一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机的控制模组，应用于风力发电，其特征在于：所述控制模组由三个电抗器L1、L2、L3组成，在风力发电机的三相线包的末端各串入一个电抗器L1、L2、L3，这三个电抗器的末端连接在一起作为风力发电机的中性点；电抗器L1、L2、L3各带有副边L’1、L’2、L’3，把三个副边L’1、L’2、L’3串联起来，调节流过串联副边直流电流的大小来改变电抗器L1、L2、L3的感抗大小；采用一个PWM控制器（1）来对电抗器L1、L2、L3的感抗大小实现自动调节。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机的控制模组，应用于风力发电，其特征在于：所述控制模组由三个电抗器L1、L2、L3组成，在风力发电机的三相线包的末端各串入一个电抗器L1、L2、L3，这三个电抗器的末端连接在一起作为风力发电机的中性点；电抗器L1、L2、L3各带有副边L’1、L’2、L’3，把三个副边L’1、L’2、L’3串联起来，调节流过串联副边直流电流的大小来改变电抗器L1、L2、L3的感抗大小；采用一个PWM控制器（1）来对电抗器L1、L2、L3的感抗大小实现自动调节。
2.如权利要求1所述的风力发电机的控制模组，其特征在于：电抗器L1和副边L’1、电抗器L2和副边L’2、电抗器L3和副边L’3各自组成一个电流互感器，电抗器L1、L2、L3可视作电流互感器的原边，这三个电流互感器的电参数相同；三个副边L’1、L...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐华，何曙光，黄文政，李智铭，
申请(专利权)人：深圳市华杰电气技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44