专利名称：一种小风电控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种小风电控制装置，属于风电并网发电技术领域。
背景技术：
发明内容
本发明目的是提供一种小风电控制装置，便于推广应用，节能环保，降低成本，解决背景技术中存在的上述问题。本发明的技术方案是一种小风电控制装置，包括系统控制器、风能控制器、偏航系统、大风保护系统、过流保护系统，系统控制器通过本地界面和远程界面进行数据命令交换，风机控制器采集风机的风速、风向、机舱方向、电压和电流信号送入系统控制器，系统控制器针对采集到的数据对风机组各个环节进行控制，通过偏航系统进行偏航操作，通过大风保护系统、过流保护系统进行保护。本发明的系统控制器是ATmegaUS单片机，具有价格低、扩展口多、双串口等特点，还具有EEPROM可存储控制参数。所说的风机控制器时时采集风机的风速、风向、机舱方向、电压和电流信号，经过计算处理通过通讯单元，RS485通讯传输给系统控制器ATmegaUS中。系统控制器针对采集到的数据对风机组各个环节进行控制。本发明在风速稳定地不低于3m/s时进行偏航操作，在风速小于8m/s、机舱方向角大于3000°或小于600°时进行解缆操作，风速超过lOm/s时或电流过流时进行保护。本发明通过RS232与液晶屏通讯，显示相关信息；通过远程通讯时时监控风机运行状态。其中机舱方向采集使用高精度电位器，通过计算得到电位器的电阻值，来确定机舱的现在方位，同时判断是否缴缆。大风保护系统，在风速超过定值(如lOm/s)时，使风机和风向偏差90°，防止桨叶转速过快，从而保护发电机。过流保护系统，在交流电流大于电机满功率电流时，使风机和风向偏差一定角度， 在满足满功率发电的情况下，防止桨叶转速过快，从而保护发电机。本发明具有故障处理功能，故障的诊断一是根据机组电气部分测量值的大小，二是根据安装在风机各主要部件的传感器反馈的开关信号；在检测完各种故障进行综合处理；待机故障消除后持续30min内都没有故障，清除系统当前的故障状态为自动运行状态， 否则保持原来的状态不变。本发明具有解缆功能，解缆动作的执行机构也是偏航电机，解缆动作的条件是 (1)发生了过缠绕故障，或在风速不超过一定值(如10m/S)时发生了缠绕故障；(2)缠绕故障是根据机舱方向角作为判定依据。如在风速小于8m/s，机舱方向角大于3000°或小于 600°时；由于处于过缠绕时，如再缠绕下去就会造成重大事故，所以一旦检测到过缠绕故障，主控制器报故障，接下来的偏航动作被禁止，从而防止了电缆进一步缠绕。本发明的有益效果是本发明具有如下功能故障处理；偏航功能；解缆功能 ’大风保护；电机过载保护；便于推广应用，节能环保，降低成本。
图1为本发明结构示意图； 图2为主程序流程图； 图3为偏航流程图。
具体实施例方式
以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。在实施例中，一种小风电控制装置，包括系统控制器、风能控制器、偏航系统、大风保护系统、过流保护系统，系统控制器通过本地界面和远程界面进行数据命令交换，风机控制器采集风机的风速、风向、机舱方向、电压和电流信号送入系统控制器，系统控制器针对采集到的数据对风机组各个环节进行控制，通过偏航系统进行偏航操作，通过大风保护系统、过流保护系统进行保护。系统控制器对风力发电机组的运动过程进行控制。上电后，系统控制器的软件运行可以分为以下几个阶段
(1)初始化系统控制器首先初始化内部的各芯片，确保主芯片的正常工作。而后，将机组置于待机状态，同时加载主运行参数及系统保护限值，运行各个测量单元和传感器，丢弃测量单元刚开始工作时的错误数据，几秒钟后，各测量单元即可以实现准确测量。(2)自检系统控制器将机组置于待机状态，运行各个测量单元及故障检测单元， 如果测得故障，则进行故障保护，待故障消除后，可以进入下一阶段的运行。(3)正式运行系统控制器在自检结束确认没有故障后，将机组置于自动运行状态，然后循环运行各个测量单元、故障检测单元、保护动作的综合决定子程序、各种动作机构(包括偏航机构、刹车机构、解缆机构)的控制命令发出子程序，从而实现对机组的控制。1、故障处理故障的诊断一是根据机组电气部分测量值的大小，二是根据安装在风机各主要部件的传感器反馈的开关信号。在检测完各种故障进行综合处理。待机故障消除后持续30min内都没有故障，清除系统当前的故障状态为自动运行状态，否则保持原来的状态不变。2、偏航功能偏航功能的执行机构是偏航电机，偏航电机的动作命令由系统控制器发出。(1)风速稳定地不低于一定值(如3m/s)，风速太低的时候，即使风力机处于正对的迎风方向，风力机也不可能并网发电的，这个时候偏航不但没有意义，而且会因为偏航电机的动作而消耗电网的电力。(2)未处于解缆的过程中，由于缠绕故障危害巨大，所以解缆比偏航更重要；另外，解缆的时候，机舱是要转过至少10分钟，所以这过程中肯定会出现风向不对正的信号，而这时候系统正处于停机故障状态根本没有并网发电，偏航也没必要。3、解缆功能解缆动作的执行机构也是偏航电机，解缆动作的条件是(1)发生了过缠绕故障，或在风速不超过一定值(如lOm/s)时发生了缠绕故障。(2)缠绕故障是根据机舱方向角作为判定依据。如在风速小于8m/s，机舱方向角大于3000°或小于600°时。 由于处于过缠绕时，如再缠绕下去就会造成重大事故。所以一旦检测到过缠绕故障，主控制器报故障，接下来的偏航动作被禁止，从而防止了电缆进一步缠绕。4、大风保护功能大风保护动作的条件是在风速超过定值(如lOm/s)时，使风机和风向偏差90°，防止桨叶转速过快，从而保护发电机。
5、电机过载保护功能电机过载保护动作的条件是在交流电流大于电机满功率电流时，使风机和风向偏差一定角度，在满足满功率发电的情况下，防止桨叶转速过快，从而保护发电机。
权利要求
1.一种小风电控制装置，其特征在于包括系统控制器、风能控制器、偏航系统、大风保护系统、过流保护系统，系统控制器通过本地界面和远程界面进行数据命令交换，风机控制器采集风机的风速、风向、机舱方向、电压和电流信号送入系统控制器，系统控制器针对采集到的数据对风机组各个环节进行控制，通过偏航系统进行偏航操作，通过大风保护系统、 过流保护系统进行保护。
2.根据权利要求1所述之小风电控制装置，其特征在于系统控制器是ATmegaUS单片机。
3.根据权利要求1或2所述之小风电控制装置，其特征在于所说的风机控制器时时采集风机的风速、风向、机舱方向、电压和电流信号，经过计算处理通过通讯单元，RS485通讯传输给系统控制器ATmegaUS中，系统控制器针对采集到的数据对风机组各个环节进行控制。
4.根据权利要求1或2所述之小风电控制装置，其特征在于本发明在风速稳定地不低于3m/s时进行偏航操作，在风速小于8m/s、机舱方向角大于3000°或小于600°时进行解缆操作，风速超过lOm/s时或电流过流时进行保护。
5.根据权利要求1或3所述之小风电控制装置，其特征在于大风保护系统，在风速超过定值时，使风机和风向偏差90°，防止桨叶转速过快，从而保护发电机。
6.根据权利要求1或3所述之小风电控制装置，其特征在于过流保护系统，在交流电流大于电机满功率电流时，使风机和风向偏差一定角度，在满足满功率发电的情况下，防止桨叶转速过快，从而保护发电机。
全文摘要
本发明涉及一种小风电控制装置，属于风电并网发电技术领域。技术方案是包括系统控制器、风能控制器、偏航系统、大风保护系统、过流保护系统，系统控制器通过本地界面和远程界面进行数据命令交换，风机控制器采集风机的风速、风向、机舱方向、电压和电流信号送入系统控制器，系统控制器针对采集到的数据对风机组各个环节进行控制，通过偏航系统进行偏航操作，通过大风保护系统、过流保护系统进行保护。本发明具有如下功能故障处理；偏航功能；解缆功能；大风保护；电机过载保护；便于推广应用，节能环保，降低成本。
文档编号F03D7/00GK102235304SQ201110097298
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月19日 优先权日2010年12月30日
发明者侯建江, 杨华, 樊长在, 武卫革, 王建民, 王淼, 赵志强 申请人:保定天威集团有限公司