智能型一次可控无触点式风能吸收器制造技术

本发明专利技术公开了一种智能型一次可控无触点式风能吸收器。所述智能型一次可控无触点式风能吸收器包括：多绕组输入变压器、多路交流无触点开关、整流器；所述多绕组输入变压器的原边各绕组通过交流无触点开关与风力发电机输出端同相并接，所述多绕组输入变压器的二次绕组与整流器连接，所述整流器的正负极输出端分别与蓄电池和直流负载相连接。加装本发明专利技术产品的风力发电系统当实际风速接近额定风速范围时，风机输出电压直接整流；当实际风速偏离额定风速范围时，通过改变原边绕组升压后整流、充电。既拓宽了可利用风速的范围，提高了风力发电机的利用系数，又避免了风力发电机因空载而飞转的危害。实践已证明效果极佳。

【技术实现步骤摘要】
智能型一次可控无触点式风能吸收器方法
本专利技术涉及风力发电领域，特别涉及智能型一次可控无触点式风能吸收器。
技术介绍
目前，国内外市场上可见的大中型(百KW以上)风力发电系统多为并网系 统，中小型风力发电系统一般独立运行。在风力发电系统中，由于风力大小在 任意长短的时间段都在变，风机所吸收和输出的功率(能量)是一个时刻变化 的量，即风力发电机输出端口的电压(指闭路电压)的频率和幅值均是不断变 化的量。因此其输出端很难直接带恒定负载或并入电网。在并网的风力发电系 统中，其风能转化的电能在并网前不但要做整流、逆变、平波、升压等电气方 面的技术处理，还要对叶片的速度和速率加以控制、对系统进行增速或减速等 较复杂的技术处理。在独立运行的中小风力发电系统中， 一般将风力发电机输 出的能量进行整流，再把整流后的脉动直流能量储存入蓄电池，直流负载直接 由蓄电池供电，交流负载则由蓄电池通过逆变装置供电。这就是目前中小型风 力发电系统的标准供用电模式。在这种通用的模式中，最常见的弊端是风能利 用系数小，可利用的风速范围很窄。高速风能得到利用则低速风能被浪费，低 速风能被利用则高速风能必有一部分被浪费。特别是中低速风能被浪费现象十分严重，以至于收不到风力发电的预期效果。以图l为例说明如下如"图l"所示、风力发电机输出电压标称值为48V，在额定风速(7—8级) 下整流器输入交流脉动三相电压为48—50 V (线电压)左右，整流输出直流为 64.5—67.5V左右，被充电电池组电压为5X12=60V。只有当风力为7-8级风速 左右时，整流器输出闭路电压才能略高于电池组端电压(60V)，使电池处于被 充电状态，风能可通过整流器随时储存于电池组E和电容C之中。当风力为6 级及以下时，发电机闭路脉动端电压将低于47V，此时整流器输出直流端电压将 低于63V，只能给亏电的电池组作微充电。当风力为5级及以下时，整流器直流输出电压将低于55V，风力为4级及以下时，直流侧输出会更低(45V以下)， 在直流输出电压等于或低于电池组端电压的情况下，风能将无法给蓄电池充电， 即风能无法存储于电池内，当然也无法供60V及以上电压等级的负载或装置使 用，因此，此时的风力发电机形同虚设。风能全部消耗于机械系统的磨损和飞 转与风力的磨损运动中，不但浪费了唾手可得的风能，还置风力发电机于破坏 性飞转的危险之中，或者是使发电机不停的处于耗能制动的限速过程中，即使 不引起风力发电机故障，也会大大降低发电机使用寿命。就技术而言，虽然可 以通过DC/DC电源使整流电压升高，以保证电池处于充电状态，但在DC/DC电 源内部不但存在整流、高频逆变、交流升压和可控再整流等能量损失，而且在 整流过程中的限压输出还直接抑制了较高风速的能量利用，使高风速能量的一 大部分消耗于能耗制动的过程中，因而使系统利用系数明显降低，故在实用中 没有得到推广。
技术实现思路
本专利技术的目的是即克服上述不足问题，提供一种智能型一次可控无触点式 风能吸收器。该装置能够根据基本风速改变风能存储路径、使整流环节的直流 输出电压始终满足充电条件，使风力发电机系统的蓄电池始终处于充电状态， 即保证风机叶片所吸收的绝大部分有效风能都可以被接收和储存，从而提高风 力发电机的系统利用效率。这种装置结构简单、实现容易、体积小、成本低， 便于推广。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种智能型一次可控无触点式风能吸收 器。所述智能型一次可控无触点式风能吸收器包括多绕组输入变压器、多路 交流无触点开关、整流器、电压检测仪表及选通控制盒；所述多绕组输入变压 器的原边各绕组通过交流无触点开关与风力发电机输出端同相并接，所述多绕 组输入变压器的二次绕组与整流器连接，所述整流器的正负极输出端分别与蓄 电池和直流负载相连接；所述电压检测仪表输入端与风力发电机输出端线连接， 所述电压检测仪表输出端连接选通控制盒，所述选通控制盒输出端连接交流无 触点开关控制极和整流器。根据本专利技术所述的智能型一次可控无触点式风能吸收器一优选技术方案 是所述电压检测仪表，采用电压变换器、电压互感器或带极限输出接点的电 压表。根据本专利技术所述的智能型一次可控无触点式风能吸收器一优选技术方案 是所述选通开关盒是具有计算、比较和控制输出功能的单片机或工控机或计 算机或PLC智能控制仪器或设备。根据本专利技术所述的智能型一次可控无触点式风能吸收器一优选技术方案 是所述多绕组输入变压器是工频或低频的铝芯、铜芯特殊或普通电力变压器。根据本专利技术所述的智能型一次可控无触点式风能吸收器一优选技术方案 是所述多路交流无触点开关是可控硅或IGBT或IPM电力电子器件或模块。根据本专利技术所述的智能型一次可控无触点式风能吸收器一优选技术方案是:所述整流器是二极管或三级管或可控硅或IGBT或IPM电力电子器件或模块。本专利技术的有益的技术效果是加装本专利技术产品的风力发电系统当实际风速 接近额定风速范围时，风机输出电压直接整流；当实际风速偏离额定风速范围时，通过改变原边绕组升压后整流、充电。即拓宽了可利用风速的范围，提高 了风力发电机的利用系数，又避免了风力发电机因空载而飞转的危害。实践已 证明效果极佳。附图说明图1为现有的小型风力发蓄电系统能量吸收、转换、存储和输送的原理电 路图。图2为本专利技术实施例的智能型一次可控无触点式风能吸收器的小型风力发 蓄电系统能量吸收、转换、存储和输送的原理示意图。图3为本专利技术实施例的智能型一次可控无触点式风能吸收器的多绕组输入 变压器原边为4组绕组的小型风力发电系统能量吸收、转换、存储和输送的原 理示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。5请参照图2，图2为本专利技术实施例的智能型一次可控无触点式风能吸收器的 小型风力发蓄电系统能量吸收、转换、存储和输送的原理示意图。本实施例中，在风力发电机输出端与蓄电池之间增设一套"智能型一次可 控无触点式风能吸收器"，由一台多绕组(原边)输入、单绕组输出的电力变压 器、 一组多回路交流无触点开关、 一个智能型选通控制盒(如图2所示)和一 套电压监测仪表组成。变压器原边各绕组通过交流无触点开关同相并联于风力 发电机输出端线，副边绕组连接整流器，整流器输出连接蓄电池及负载。各交 流无触点开关的控制极与智能型选通控制盒相接，智能型选通控制盒的输入信 号取自电压检测仪表，电压检测仪表可以设在发电机输出端，也可以设在二次 绕组输出端。由智能型选通控制盒根据检测到的电压(即风速)值控制各无触 点开关组的通断，即变压器原边各绕组的输出与否受控制盒控制。当风速大于 或等于额定风速时，变压器工作于直接传递能量状态，发电机输出端线直接通 过对应的无触点交流开关组和整流器对电池和负载供电。当风速小于额定风速 时，风力发电机在选通控制盒的控制下，通过对应的升压绕组向副边传送能量， 副边接收的能量通过整流器传递给电池和负载。其中，所述多绕组输入的电力变压器是具有多变比输入的电力变压器，其 副边线圈为单绕组，原边每个绕组的匝数对副边线圈的匝数比不同，通过选通 不同的绕组可得到不同值的副边电压。其中，所述交流无触点开关组是指可控硅或IGBT或IPM等电力电子类器 件或模块(包括三级管、GTR、 GT0、 P—M0SFET、 IGC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能型一次可控无触点式风能吸收器，其特征在于：所述智能型一次可控无触点式风能吸收器包括：多绕组输入变压器、多路交流无触点开关、整流器、电压检测仪表及选通控制盒；所述多绕组输入变压器的原边各绕组通过交流无触点开关与风力发电机输出端同相并接，所述多绕组输入变压器的二次绕组与整流器连接，所述整流器的正负极输出端分别与蓄电池和直流负载相连接；所述电压检测仪表输入端与风力发电机输出端线连接，所述电压检测仪表输出端连接选通控制盒，所述选通控制盒输出端连接交流无触点开关控制极和整流器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙毅彪，徐云胜，
申请(专利权)人：孙毅彪，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]