专利名称：一种利用超级电容器实现风力发电机变速恒频的方法
技术领域：
本发明涉及一种风力发电机的工作方法，尤其是涉及一种利用超级电容器实现风力发电机变速恒频的方法。
背景技术：
在风力发电的过程中，既要最大限度地捕获风能，又要保持发电机发出的电能频率与电网的频率一致，即恒频。目前广泛采用的变速恒频方法主要有笼型异步发电机变速恒频系统、交流励磁双馈发电机变速恒频系统、无刷双馈发电机变速恒频系统和永磁电机变速恒频系统。在采用永磁电机变速恒频的系统中，一般要通过复杂的结构收集电能，才能最终实现发电功率的合流或分流。
发明内容
本发明针对现有技术的弊端，提供一种利用超级电容器实现风力发电机变速恒频的方法，其目的是通过简单可靠的结构，实现风力发电机的变速恒频，并且能够避免收到测量仪器失真的误导。为此，本发明提供了一种利用超级电容器实现风力发电机变速恒频的方法，包括以下步骤步骤一、通过风向计测量风向、通过风速计测量风速；步骤二、将所述风向计测得的风向参数输入到控制器中，控制器对风向参数进行计算，并根据计算结果调整变桨距机构，以调整风车翼的角度，使得风车翼处于风能利用最大化的位置处；步骤三、将所述风速计测得的风速参数也输入到控制器中，控制器根据风向参数和风速参数计算风车翼带动的风力机转子的理论输出功率，并与实际输出功率进行比较， 如果两者的差值在预定值的范围内，则转向步骡四，如果两者的差值在预定值的范围外，则转向执行步骤二，重新调整风车翼的角度，并且对风向计和风速计进行性能检测；步骤四、将风力机转子的输出功率传送至增速机，再由增速机传递至差动永磁电机，如果风力机转子的输出功率大于差动永磁电机的额定功率时，由控制器进行控制，将风力机转子的输出功率进入差动永磁电机的差速机构进行功率分流，将超出额定功率的部分分流至备用发电机，备用发电机发出的电能输出至由多个超级电容器串联形成的超级电容器组内；如果风力机转子的输出功率小于差动永磁电机的额定功率时，由控制器进行控制， 将风力机转子的输出功率和超级电容器的输出功率共同输入到差动永磁电机中，其中，所述风力机转子的输出功率和超级电容器的输出功率之和等于所述差动永磁电机的额定功率；步骤五、通过电量检测器检测超级电容器组内的电量，当电量高于一高值时，将超级电容器组内的电量转移到蓄电池内，当电量低于一低值时，从蓄电池内向超级电容器组转移电量。优选的是，所述的利用超级电容器实现风力发电机变速恒频的方法中，在所述步骤二中，根据风向参数计算出的变桨距机构的调整值是个范围，以此调整风车翼的角度在一预定范围内，再根据步骤三中计算出来的理论输出功率与实际输出功率进行比较，取差值最小者作为最终风车翼的角度。优选的是，所述的利用超级电容器实现风力发电机变速恒频的方法中，在所述步骤四中，所述额定功率的数值范围为标准额定功率上下浮动2%。本发明的利用超级电容器实现风力发电机变速恒频的方法成本低廉，效果可靠， 结构简单。
图1为本发明所述的利用超级电容器实现风力发电机变速恒频的方法的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1所示，本发明公开了一种利用超级电容器实现风力发电机变速恒频的方法，包括以下步骤步骤一、通过风向计测量风向、通过风速计测量风速；步骤二、将所述风向计测得的风向参数输入到控制器中，控制器对风向参数进行计算，并根据计算结果调整变桨距机构，以调整风车翼的角度，使得风车翼处于风能利用最大化的位置处；这样做的目的是为了最大化地利用风能，避免风能造成浪费。步骡三、将所述风速计测得的风速参数也输入到控制器中，控制器根据风向参数和风速参数计算风车翼带动的风力机转子的理论输出功率，并与实际输出功率进行比较， 如果两者的差值在预定值的范围内，则转向步骤四，如果两者的差值在预定值的范围外，则转向执行步骤二，重新调整风车翼的角度，并且对风向计和风速计进行性能检测；在风力发电机设计时，需要设计出本发电机根据风向和风速能够产生的输出功率。因此，在使用中， 控制器也能够根据风向参数和风速参数计算风车翼带动的风力机转子的理论输出功率。而实际输出功率可以通过测量得到。如果两者差值不大，则说明风力发电机工作正常，而如果两者差距较大，则需要重新调整风车翼的角度，并且检测风向计或风速计的工作是否正常。步骤四、将风力机转子的输出功率传送至增速机，再由增速机传递至差动永磁电机，如果风力机转子的输出功率大于差动永磁电机的额定功率时，由控制器进行控制，将风力机转子的输出功率进入差动永磁电机的差速机构进行功率分流，将超出额定功率的部分分流至备用发电机，备用发电机发出的电能输出至由多个超级电容器串联形成的超级电容器组内；如果风力机转子的输出功率小于差动永磁电机的额定功率时，由控制器进行控制， 将风力机转子的输出功率和超级电容器的输出功率共同输入到差动永磁电机中，其中，所述风力机转子的输出功率和超级电容器的输出功率之和等于所述差动永磁电机的额定功率；也就是说，当风力过大，风力机转子的输出功率过大时，通过将多余的功率转化为电能输入到超级电容器中，而转化方式是通过备用发电机。当风力过小时，将超级电容器中的能量输入到差动永磁电机，以弥补功率的不足。步骤五、通过电量检测器检测超级电容器组内的电量，当电量高于一高值时，将超级电容器组内的电量转移到蓄电池内，当电量低于一低值时，从蓄电池内向超级电容器组转移电量。目的是利用蓄电池帮助超级电容器储存更多的能量。优选的是，所述的利用超级电容器实现风力发电机变速恒频的方法中，在所述步骤二中，根据风向参数计算出的变桨距机构的调整值是个范围，以此调整风车翼的角度在一预定范围内，再根据步骤三中计算出来的理论输出功率与实际输出功率进行比较，取差值最小者作为最终风车翼的角度。在实践中，计算的出来的数值未必是最优值，通过理论值和实际值之间的差值计算，能够找到真正的最佳角度，使得风能利用达到最大化。优选的是，所述的利用超级电容器实现风力发电机变速恒频的方法中，在所述步骤四中，所述额定功率的数值范围为标准额定功率上下浮动2%。也就是说，当风力机转子的输出功率围绕标准额定功率做微小变化时，可以忽略不记，不需启动变速恒频的处理方法。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
权利要求
1.一种利用超级电容器实现风力发电机变速恒频的方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一、通过风向计测量风向、通过风速计测量风速；步骤二、将所述风向计测得的风向参数输入到控制器中，控制器对风向参数进行计算， 并根据计算结果调整变桨距机构，以调整风车翼的角度，使得风车翼处于风能利用最大化的位置处；步骤三、将所述风速计测得的风速参数也输入到控制器中，控制器根据风向参数和风速参数计算风车翼带动的风力机转子的理论输出功率，并与实际输出功率进行比较，如果两者的差值在预定值的范围内，则转向步骤四，如果两者的差值在预定值的范围外，则转向执行步骤二，重新调整风车翼的角度，并且对风向计和风速计进行性能检测；步骤四、将风力机转子的输出功率传送至增速机，再由增速机传递至差动永磁电机，如果风力机转子的输出功率大于差动永磁电机的额定功率时，由控制器进行控制，将风力机转子的输出功率进入差动永磁电机的差速机构进行功率分流，将超出额定功率的部分分流至备用发电机，备用发电机发出的电能输出至由多个超级电容器串联形成的超级电容器组内；如果风力机转子的输出功率小于差动永磁电机的额定功率时，由控制器进行控制，将风力机转子的输出功率和超级电容器的输出功率共同输入到差动永磁电机中，其中，所述风力机转子的输出功率和超级电容器的输出功率之和等于所述差动永磁电机的额定功率；步骤五、通过电量检测器检测超级电容器组内的电量，当电量高于一高值时，将超级电容器组内的电量转移到蓄电池内，当电量低于一低值时，从蓄电池内向超级电容器组转移电量。
2.如权利要求1所述的利用超级电容器实现风力发电机变速恒频的方法，其特征在于，在所述步骤二中，根据风向参数计算出的变桨距机构的调整值是个范围，以此调整风车翼的角度在一预定范围内，再根据步骤三中计算出来的理论输出功率与实际输出功率进行比较，取差值最小者作为最终风车翼的角度。
3.如权利要求1所述的利用超级电容器实现风力发电机变速恒频的方法，其特征在于，在所述步骤四中，所述额定功率的数值范围为标准额定功率上下浮动2%。
全文摘要
本发明公开了一种利用超级电容器实现风力发电机变速恒频的方法，包括以下步骤步骤一、通过风向计测量风向、通过风速计测量风速；步骤二、将所述风向计测得的风向参数输入到控制器中，控制器对风向参数进行计算；步骤三、将所述风速计测得的风速参数也输入到控制器中，控制器根据风向参数和风速参数计算风车翼带动的风力机转子的理论输出功率，并与实际输出功率进行比较；步骤四、将风力机转子的输出功率传送至增速机，再由增速机传递至差动永磁电机；步骤五、通过电量检测器检测超级电容器组内的电量，当电量高于一高值时，将超级电容器组内的电量转移到蓄电池内，当电量低于一低值时，从蓄电池内向超级电容器组转移电量。本发明公开的风力发电机变速恒频的方法成本低廉，效果可靠，结构简单。
文档编号H02J7/14GK102570951SQ20121004203
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者孙洪, 张丽, 张波, 许海, 邬丽娜 申请人:苏州市职业大学