一种风力发电集成控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电集成控制装置。
【背景技术】
[0002]大型风力发电机组的风能转化控制和并网变流控制的集成化控制系统，截至目前，国内的风电控制系统制造企业只能生产出主控系统(包括变桨、偏航和解缆为核心控制功能)或只生产风电并网变流器系统，尚无任何一家国内的企业能够生产出大功率风力发电机组的综合控制系统，因此，当风力发电机厂家在制造风力发电系统时，要么高成本原装进口国外的控制系统设备，要么从国内采购的国产风电主控系统和变流装置一般都从不同厂家购买，由于不同厂商的技术参数的差异，在安装整机过程中必须要求多个厂家技术人员的配合，才可以实现整个控制功能的有机结合，沟通过程费时费力。基于以上考虑，开发一款将上述两种功能完全集成在一套系统中的控制产品显得非常有必要。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种风力发电集成控制装置，一套装置即可实现风机的控制和电能转换以及并网的功能，具有节省空间，控制精确度和可靠性高的特点。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0005]一种风力发电集成控制装置，其安装于塔筒上方，包括:
[0006]一传感器组，所述传感器组包括一安装在机舱外顶部的风速风向传感变送器，一安装在机舱内的电网传感变送器，以及一安装在在机舱内控制器壳体内的系统温度传感变送器；
[0007]一与所述传感器组连接的主控制器，
[0008]还包括一同样与主控制器连接的执行机构，所述执行机构包括一控制风机叶片转动的变桨执行器，一控制机舱旋转的偏航执行器，以及一连接刹车片的保护执行器；
[0009]一能源转换机构，所述能源转换机构包括一与风力发电机输出端连接且将接收到的交流电改变为直流电的的整流单元，和一将直流电改变为交流电并实现并网的逆变单
J L.ο
[0010]在本实用新型的一个优选实施例中，所述风速风向传感变送器、电网传感变送器、系统温度传感变送器三者均由传感器加变送器组成各自独立的检测电路，分别输出4-20mA的电信号。
[0011]在本实用新型的一个优选实施例中，所述的主控制器采用DSP为主控芯片设计的控制板。
[0012]通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是:
[0013]本实用新型实现了风力发电机组从接收风能到转换成机械能，再从机械能转换为稳定并网的电能的一体化控制功能，系统所有组成部分有机结合，构成一套完整的控制系统，完全克服了前面所说的风能到机械能转换控制和并网控制相脱节的问题，应用起来更方便，高效。
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本实用新型的结构原理框图。
【具体实施方式】
[0016]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0017]参见图1，一种风力发电集成控制装置，包括风速风向传感变送器1、电网传感变送器2、系统温度传感变送器3、主控制器4、变桨执行器5、偏航执行器6、整流单元7、逆变单元8、保护执行器9。
[0018]所述的风速风向传感变送器I安装在机舱外顶部，无物体遮挡处。
[0019]所述的电网传感变送器2在机舱内从交流电网取信号，变成模拟信号后送给主控制器4。
[0020]系统温度传感变送器3主要安装在在机舱内控制器壳体内。
[0021]所述的主控制器4采用TI公司的28335系列DSP为主控芯片设计的控制板。
[0022]所述的变桨执行器5是在机舱内控制风力发电机叶片旋转的装置。
[0023]所述的偏航执行器6是在机舱外能使机舱旋转的装置。
[0024]所述的整流单元7是在机舱内连接在风力发电机输出端，实现交流变直流功能。
[0025]所述的逆变单元8是在机舱内连接在整流单元7后边，实现直流变交流并网功能。
[0026]所述的保护执行器9在机舱内连接刹车片。
[0027]机舱顶部风速风向传感变送器I将当前风速、风向测量值以4_20mA模拟信号传入主控制器4，主控制器4根据控制要求驱动变桨执行器5采取合适的动作(即根据设定的临界动作参数来决定是否需要变桨动作:
[0028]当临界风速达到额定风速及以上时，驱动变桨动作，减少风能获得量，保证额定工作状态；
[0029]当风速达到危险风速以上时，变桨执行器5实现顺桨功能，同时主控制器4给保护执行器9发指令，使刹车片刹车制动，风机停止运行。同时偏航执行器6采取合适的动作(即根据设定的临界动作参数来决定是否需要偏航执行器6动作已达到迎风的目的)，在风力发电机发出电能后，主控制器4首先根据电网传感变送器2送入的电网参数测量信号(4-20mA模拟信号)来对整流单元7、逆变单元8发出驱动指令，使二者协调工作输出符合电网参数的电能，自动并网。
[0030]系统温度传感变送器3实时检测系统工作温度和风力发电机的工作温度，将检测值以4-20mA模拟信号送入主控制器4，主控制器4根据采集信号和软件内设置信号比较，当温度高于危险设定值时，发出停车指令，变桨执行器5实现顺桨，保护执行器9实现刹车停机。
[0031]本实用新型的核心工作原理有:
[0032]第一，主控制器4作为整个系统的控制核心，它接收风速风向传感变送器1、电网传感变送器2、系统温度传感变送器3采集来的4-20mA模拟电流信号，在内部软件中经过算法处理，给下级发出合适的指令信号。
[0033]第二，集成控制功能，由主控制器4作为核心构成的集成控制装置实现了风力发电机组从风能捕获到风能的控制转化为机械能，再到机械能转化为电能并通过变流器系统变换为可并网的优质电能的所有功能一体化完成，区别市场上现有的风力发电机控制系统中风能转换控制系统和并网发电系统为两个独立厂商提供的系统，靠集成商将二者联系在一起的控制方式。
[0034]第三，最大风能捕获控制(变桨控制)，根据风速风向传感变送器I送来的信号，当风速在额定风速以下时，变桨执行器5使叶片夹角最大，以保证后的最大风能；当临界风速达到额定风速及以上时，变桨执行器5驱动变桨动作，减少风能获得量，保证工作在额定发电状态；当风速达到危险风速以上时，实现顺桨功能，同时主控制器4给保护执行器9发指令，使刹车片刹车制动，风机停止运行。
[0035]第四，偏航控制(追风控制)，当风向和风机叶片夹角大于设定值时(一般100左右)，驱动偏航执行器6使风机的头部达到正对风向位置。此外当风机机舱沿着同一方向旋转2周(7200 )以上时，主控制器4会给偏航执行器6发出指令沿着反方向转回最初工作位，重新开始工作。
[0036]第五，温度保护功能，主控制器4根据安装在机体各个位置的系统温度传感变送器3的信号，在软件中比较后，适时发出警告或停机保护指令。
[0037]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种风力发电集成控制装置，其安装于塔筒上方，其特征在于，包括: 一传感器组，所述传感器组包括一安装在机舱外顶部的风速风向传感变送器，一安装在机舱内的电网传感变送器，以及一安装在在机舱内控制器壳体内的系统温度传感变送器； 一与所述传感器组连接的主控制器， 还包括一同样与主控制器连接的执行机构，所述执行机构包括一控制风机叶片转动的变桨执行器，一控制机舱旋转的偏航执行器，以及一连接刹车片的保护执行器； 一能源转换机构，所述能源转换机构包括一与风力发电机输出端连接且将接收到的交流电改变为直流电的的整流单元，和一将直流电改变为交流电并实现并网的逆变单元。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电集成控制装置，其特征在于，所述风速风向传感变送器、电网传感变送器、系统温度传感变送器三者均由传感器加变送器组成各自独立的检测电路，分别输出4-20mA的电信号。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电集成控制装置，其特征在于，所述的主控制器采用DSP为主控芯片设计的控制板。
【专利摘要】本实用新型公开了一种风力发电集成控制装置，其安装于塔筒上方，包括：一传感器组，包括一安装在机舱外顶部的风速风向传感变送器，一安装在机舱内的电网传感变送器，以及一安装在机舱内控制器壳体内的系统温度传感变送器；一与所述传感器组连接的主控制器，还包括一同样与主控制器连接的执行机构，其包括一控制风机叶片转动的变桨执行器，一控制机舱旋转的偏航执行器，以及一连接刹车片的保护执行器；一能源转换机构，其包括一与风力发电机输出端连接且将接收到的交流电改变为直流电的整流单元，和一将直流电改变为交流电并实现并网的逆变单元。实现风机的控制和电能转换以及并网的功能，具有节省空间，控制精确度和可靠性高的特点。
【IPC分类】F03D7-00
【公开号】CN204511769
【申请号】CN201520169259
【发明人】陈景文, 党宏社, 王红艳
【申请人】陕西科技大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月25日