適用于三相風力發電機的控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種適用于三相風力發電機的控制系統，包括：三相風力發電機、三相整流電路、DC/DC電源、保護電路、控制電路、負載；本實用新型有益效果：保證風力發電機三相平衡，運行平穩，無噪音；可以取代現有的復雜控制流程，使控制過程更加簡捷，故障率大大降低；利用電磁控制技術原理，使控制更加精確；簡化了大功率風力發電機的控制方式；不消耗額外能源，更能節能環保；用戶使用簡單，易操作，安全；降低風力發電機生產及維護成本，利于市場銷售。
【專利說明】適用于三相風力發電機的控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種風力發電機的控制系統，尤其涉及一種適用于三相風力發電機的控制系統。
【背景技術】
[0002]能源短缺已成為全世界共同面對的首要問題，風能作為清潔能源逐漸受到各國的高度重視。我國擁有豐富的風能資源，風力發電設備制造業及相關領域的市場前景十分廣闊。
[0003]現有的風力發電機控制系統，將諧波注入三相風力發電機一相繞組中，這樣會導致風力發電機三相不平衡，從而引起風力發電機振動。風力發電機振動容易導致風機各零部件松動，縮短風力發電機的使用壽命，嚴重時會引發事故。
[0004]另外，現有的控制器沒有考慮供電電路損壞的情況，一旦供電電路損壞整個控制器沒有了穩定的工作電源，風力發電機將失控。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提出了一種適用于三相風力發電機的控制系統。該系統不消耗額外能源，節能環保，并且可以取代現有復雜的控制流程，使控制過程更加簡捷，故障率大大降低。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0007]一種適用于三相風力發電機的控制系統，包括:三相風力發電機、三相整流電路、DC/DC電源、保護電路、控制電路、負載。
[0008]所述三相風力發電機與所述三相整流電路連接，所述三相整流電路與所述負載連接，所述保護電路與所述DC/DC電源連接，所述DC/DC電源與三相整流電路的輸出端連接，所述DC/DC電源還與所述控制電路連接，所述控制電路耦接到風力發電機的繞組上。
[0009]所述控制電路包括:采樣電路、諧波控制電路和諧波注入電路。
[0010]所述諧波注入電路包括諧波注入電路一、諧波注入電路二、諧波注入電路三。
[0011 ] 所述采樣電路將采樣信號傳給所述諧波控制電路，所述諧波控制電路的輸出端分別與所述諧波注入電路一、諧波注入電路二、諧波注入電路三連接，所述諧波注入電路一耦接到風力發電機三相繞組中的L1、L2兩相，所述諧波注入電路二耦接到風力發電機三相繞組中的L2、L3兩相，所述諧波注入電路三耦接到風力發電機三相繞組中的L1、L3兩相。
[0012]所述諧波注入電路由二極管和可控開關串聯組成。
[0013]所述可控開關為N型MOSFET晶體管，所述N型MOSFET晶體管的門極與所述諧波控制電路連接，所述N型MOSFET晶體管的漏極與所述二極管連接，所述N型MOSFET晶體管的源極耦接到所述風力發電機的繞組。
[0014]所述保護電路為由繼電器J1、繼電器J2組成的風力發電機三相剎車控制電路，所述繼電器J1、繼電器J2的供電線圈與DC/DC電源連接，所述繼電器J1、繼電器J2的公共點與風力發電機三相繞組中的LI連接，所述繼電器Jl的常閉觸點與風力發電機三相繞組中的L2連接，所述繼電器J2常閉觸點與風力發電機三相繞組中的L3連接，L1、L2、L3無先后順序之分。
[0015]為了便于理解，本實用新型所述的耦接到三相風力發電機的三相繞組LI，L2，L3為示例性的，并無先后順序之分，所屬領域技術人員可以根據實際情況對三相繞組LI，L2，L3任意排序。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017](I)保證風力發電機三相平衡，運行平穩，無噪音。
[0018](2)可以取代現有的復雜控制流程，使控制過程更加簡捷，故障率大大降低。
[0019](3)利用電磁控制技術原理，使控制更加精確。
[0020](4)簡化了大功率風力發電機的控制方式。
[0021](5)不消耗額外能源，更能節能環保。
[0022](6)用戶使用簡單，易操作，安全。
[0023](7)降低風力發電機生產及維護成本，利于市場銷售。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0024]圖1是本實用新型的風力發電機控制系統電路原理圖。
[0025]其中，301.風力發電機，302.三相整流電路，303.負載，304.控制電路，305.采樣電路，306.諧波控制電路，307.諧波注入電路一，308.諧波注入電路二，309.諧波注入電路三，310可控開關，311.DC/DC電源，312.保護電路。
【具體實施方式】:
[0026]下面結合附圖與實施例對本實用新型做進一步說明:
[0027]如圖1所示，一種適用于三相風力發電機的控制系統，包括:三相風力發電機301、三相整流電路302、負載303、控制電路304、DC/DC電源311、保護電路312 ;三相風力發電機301與所述三相整流電路302連接，三相整流電路302與所述負載303連接，保護電路312與所述DC/DC電源311連接，DC/DC電源311與三相整流電路302的輸出端連接，DC/DC電源311還與控制電路304連接。控制電路304包括:采樣電路305、諧波控制電路306和諧波注入電路；諧波注入電路包括諧波注入電路一 307、諧波注入電路二 308、諧波注入電路三309 ;采樣電路305將采樣信號傳給諧波控制電路306，諧波控制電路306的輸出端分別與諧波注入電路一 307、諧波注入電路二 308、諧波注入電路三309連接，諧波注入電路一 307耦接到風力發電機301三相繞組中的L1、L2兩相，諧波注入電路二 308耦接到風力發電機301三相繞組中的L2、L3兩相，諧波注入電路三309耦接到風力發電機301三相繞組中的L1、L3兩相。
[0028]諧波注入電路由二極管和可控開關310串聯組成，可控開關310為N型MOSFET(金屬氧化物場效應晶體管)晶體管，MOSFET晶體管的漏極耦接到二極管，源極耦接到風力發電機301的繞組，門極耦接到諧波控制電路306，接收諧波控制信號，根據諧波控制信號控制N型MOSFET晶體管的導通和關斷。因為風力發電機發出的是交流電，當在風力發電機301發出的交流電在負半軸時，反向電壓場效應管不導通，二極管分擔電壓，防止MOSFET管因為超過耐壓范圍燒壞，起到保護MOSFET管的作用。
[0029]諧波控制電路306包括比較電路(圖1中未示出)，比較電路將采樣信號與基準電壓相比較，當采樣信號大于基準電壓時，需要增大制動作用，增大諧波控制信號的脈沖寬度；當采樣信號小于基準電壓時，需要減小制動作用，減小諧波控制信號的脈沖寬度。由于MOSFET晶體管的導通和關斷，電流諧波被注入到L1、L2、L3相繞組，在風力發電機301轉子中形成感應電勢和電流，其產生的轉矩方向與電機的轉速方向相反，產生阻力，起到控制風力發電機301輸出功率和制動作用。諧波控制信號的脈沖寬度增大時，N型MOSFET晶體管的導通時間增大，風力發電機301的磁阻增大；諧波控制信號的脈沖寬度減小時，N型MOSFET晶體管的導通時間減小，風力發電機301的磁阻減小。通過對注入風力發電機301的諧波的控制，實現了對風力發電機301轉子的制動控制，進而精確控制風力發電機301的輸出功率。
[0030]任何元器件都有可能損壞，如果控制電路304供電DC/DC電源311損壞，整個控制電路304沒有了穩定的工作電源，風力發電機301將失控，為此增加了保護電路312，保護電路為主要由繼電器做成的風力發電機三相剎車控制電路。一旦DC/DC電源311損壞，繼電器工作于常閉點，此時風力發電機301處于三相剎車狀態。繼電器的供電線圈連接DC/DC電源311，繼電器的公共點連接風力發電機301三相繞組中的LI，Jl繼電器常閉點連接風力發電機301三相繞組中的L2，J2繼電器常閉點連接風力發電機301三相繞組中的L3，其中L1、L2、L3無先后順序之分。
[0031]根據本實用新型的風力發電機控制系統的一個實施例，可以根據本實用新型的教導選用任何合適的諧波注入電路向風力發電機301的繞組注入諧波，在風力發電機301轉子中形成感應電勢和電流，產生轉矩方向與電機的轉速方向相反，產生阻力，起到控制風力發電機301轉速、輸出功率和制動的作用。
[0032]本實施例中的可控開關310為MOSFET晶體管僅為示意性的，可以選用任何合適的可控開關進行諧波注入的操作。
[0033]上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內。
【權利要求】
1.一種適用于三相風力發電機的控制系統，其特征是，包括:三相風力發電機、三相整流電路、DC/DC電源、保護電路、控制電路、負載； 所述三相風力發電機與所述三相整流電路連接，所述三相整流電路與所述負載連接，所述保護電路與所述DC/DC電源連接，所述DC/DC電源與三相整流電路的輸出端連接，所述DC/DC電源還與所述控制電路連接；所述控制電路耦接到風力發電機的繞組上。
2.如權利要求1所述的一種適用于三相風力發電機的控制系統，其特征是，所述控制電路包括:采樣電路、諧波控制電路和諧波注入電路； 所述諧波注入電路包括諧波注入電路一、諧波注入電路二、諧波注入電路三； 所述采樣電路將采樣信號傳給所述諧波控制電路，所述諧波控制電路的輸出端分別與所述諧波注入電路一、諧波注入電路二、諧波注入電路三連接，所述諧波注入電路一耦接到風力發電機三相繞組中的L1、L2兩相，所述諧波注入電路二耦接到風力發電機三相繞組中的L2、L3兩相，所述諧波注入電路三耦接到風力發電機三相繞組中的L1、L3兩相。
3.如權利要求2所述的一種適用于三相風力發電機的控制系統，其特征是，所述諧波注入電路由二極管和可控開關串聯組成。
4.如權利要求3所述的一種適用于三相風力發電機的控制系統，其特征是，所述可控開關為N型MOSFET晶體管，所述N型MOSFET晶體管的門極與所述諧波控制電路連接，所述N型MOSFET晶體管的漏極與所述二極管陰極連接，所述二極管陽極耦接到所述風力發電機繞組，所述N型MOSFET晶體管的源極耦接到所述風力發電機的繞組。
5.如權利要求1所述的一種適用于三相風力發電機的控制系統，其特征是，所述保護電路為由繼電器Jl、繼電器J2組成的風力發電機三相剎車控制電路，所述繼電器Jl、繼電器J2的供電線圈與DC/DC電源連接，所述繼電器J1、繼電器J2的公共點與風力發電機三相繞組中的LI連接，所述繼電器Jl的常閉觸點與風力發電機三相繞組中的L2連接，繼電器J2常閉觸點與風力發電機三相繞組中的L3連接，L1、L2、L3無先后順序之分。
【文檔編號】H02J3/26GK203491714SQ201320577062
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年9月17日 優先權日:2013年9月17日
【發明者】荊林峰, 荊聿平, 秦國榮, 李俊英 申請人:濟南德明電源設備有限公司