专利名称：风力发电回馈装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电回馈装置。
背景技术：
国内风电设备制造业相对一些发达国家滞后很多年，迄今为止，我国尚不具备自 行开发制造大型风电机组的能力，特别是控制系统及总装等关键性技术能力低，大型机组 依赖进口或与外商合作生产。据调查，2004年国产机组只占18%，2005年也只有28%，每 年的风电设备进口总额高达60亿元，尤其大型风机设备几乎被丹麦、意大利、德国等发达 国家垄断。采用自动化控制技术，工作任务几乎均由控制程序完成，运行速度快，控制精度 高，功能开发、编写、修改容易，不会发生因器件老化等问题引起的保护参数漂移、功能失效 等故障，具有电磁元件和模拟装置不可比拟的优势，但目前国内多数采用电磁元件和模拟 装置控制发电回馈系统。
发明内容本实用新型克服了现有技术的不足，提出了一种风力发电回馈装置，该装置采用 可变向技术、电机可变极技术和可控电压技术对系统进行控制，另外，采用宽电压大电流功 率器件，更能提高设备的并网率，采用当前最先进的功率器件，结合最优化的控制软件，提 高产品竞争力。本实用新型通过控制逻辑来调节发动机转速，减少发动机做无用功，以节约 能源。现有设备一般采用变速箱变速，根据风力的大小，调整风叶变浆，进而控制发电机电 压。为了解决现有技术存在的问题，本实用新型采用以下技术方案本实用新型包括供电单元、电源转换单元、CPU控制单元、现场测量传感器、人机单 元和直流电源；所述供电单元的输入接口通过KMl-接触器与发电机的输出接口相接，其输 出接口通过KM2-接触器与电源转换单元的输入接口相连接；所述电源转换单元包括输入 接口、输出接口、通讯口和信号口，其输出接口通过KM3-接触器与局部电网相连接，其通讯 口通过三条通讯线与CPU控制单元的三个通讯口相连，其信号口通过一条信号线与CPU控 制单元的一个电流信号输入口相连。所述CPU控制单元包括六个传感器信号输入口，一个电源输入口、四个通讯口和 两个控制口。所述传感器信号输入口包括风向信号输入口、风速信号输入口、发电机转速信号 输入口、发电机电压信号输入口、发电机温度信号输入口和电流信号输入口。所述人机单元通过一条通讯线与所述CPU控制单元的一个通讯口相连。所述供电单元的输入接口为三相接口，其输出接口为两相接口。 所述电源转换单元的输入接口为两相接口，其输出接口为三相接口。 现场测量传感器包含转速传感器、电压传感器、电流传感器、温度传感器、风速传
3感器、风向传感器等，主要功能是采集当前的状态信息，经模数转换后CPU做相应的处理。电源转换单元作为本系统中最主要的器件，该装置宽电压范围设计，电压范围AC 200V AC 460V,宽温度工作设计，工作温度在_10°C 50°C之间，根据电压情况可以自动 识别电网相序，自动并网。电源转换单元自身有过压、过流、过热等保护功能，开关频率可以 达到8KHZ，内部标准配置电抗器及EMC滤波器，保证输出波形达到国家标准以内，能快速 高效的把发电机发出的电能回馈到电网。人机单元主要是提供完善的人机互动界面，方便监控和调整相应参数及数据。电源缓冲部分主要是保护供电电路及滤波回路，起到降压、降流功能。供电单元主要是调整风力发电机发出的不稳定电压，为电源转换单元提供稳定的 电源。本实用新型完成系统的各项运行指标及安全保护，并通过人机互动的界面，实现 系统目标。本实用新型与传统流程相比，具有以下六方面的优点(1)结构简单，人机互动操作方便。(2)运行稳定可靠，确保生产安全。(3)由单片机控制，减少人工干预。(4)具有通过人机界面对系统运行情况显示记录、打印功能。(5)完善的保护功能具有多重保护功能，例如过流、接地、风机超速和失速等保护 功能，提供对电机转子和逆变装置的完整保护。(6)能快速高效的把发电机发出的电能回馈到电网。
以下结合附图和具体实施方式
进一步说明本实用新型。
图1为本实用新型的系统框架示意图。图2为本实用新型的电源转换单元原理示意图。图3为本实用新型的传感器前端接口示意图。图4为本实用新型的传感器后端接口示意图。图中，1.发电机；2. KMl-接触器；3.供电单元；4.KM2-接触器；5.电源转换单元； 6.KM3-接触器；7.局部电网；8.人机单元；9. CPU控制单元；10.直流电源；11. VDC单元； 12.逆变CUVD单元。
具体实施方式
参阅图1所示，根据安装在发电机1上的电压传感器、电机转速传感器反馈的信 号，经过CPU控制单元9的运算比较，达到设定的运行值后，CPU控制单元9向KMl-接触器 2发出信号，使KMl-接触器2吸合，供电单元3开始工作，整流单元开始工作，经过缓冲充 电，延时充电后KM2-接触器4吸合，延时2s之后KM3吸合，接入局部电网7，根据局部电网 7的相序检测情况，电源转换单元5开始工作，根据风力的大小以及采集的相关信号，CPU控 制单元9随时的调整发电机1的运行情况以及电源转换单元5的工作装态。当风速超过设 定的极限值时，CPU控制单元9发出指令使得KMl-接触器2断开，KM2-接触器4、KM3_接触器6随之断开。，CPU控制单元9由直流电源10供电，并由人机单元8提供人机互动界面， 方便监控和调整相应参数及数据。参阅图2所示，发电机1开始工作且供电单元3工作后，KM2-接触器4吸合，P、N 端电压达到DC500v，VDC单元11开始工作，系统开始自检，自检通过后根据来自CPU的信 号，逆变CUVD单元12开始工作，驱动内部单元工作，系统向局部电网7馈电。参阅图3、图4所示，传感器的信号包含风速传感器信号、风向传感器信号、电源转 换单元5的电流传感器信号、发电机1的温度传感器信号、发电机1的转速传感器信号和 发电机1的电压传感器信号。信号转换模块把传感器测回的模拟电压信号，转换成CPU控 制单元9能够处理的数字信号。采集模块处理来自各风速传感器、风向传感器、温度传感器 及其他信号，并配置了安全隔离装置，接收来自各传感器信号并送入模拟模块或数字输入/ 输出模块。本实用新型安全方便，节能、环保、无噪音、方便实用。
权利要求风力发电回馈装置，包括供电单元、电源转换单元、CPU控制单元、现场测量传感器、人机单元和直流电源单元，其特征在于所述供电单元的输入接口通过KM1 接触器与发电机的输出接口相接，其输出接口通过KM2 接触器与电源转换单元的输入接口相连接；所述电源转换单元包括输入接口、输出接口、通讯口和信号口，其输出接口通过KM3 接触器与局部电网相连接，其通讯口通过三条通讯线与CPU控制单元的三个通讯口相连，其信号口通过一条信号线与CPU控制单元的一个电流信号输入口相连。
2.根据权利要求1所述的风力发电回馈装置，其特征是所述CPU控制单元包括六个 传感器信号输入口，一个电源输入口、四个通讯口和两个控制口。
3.根据权利要求2所述的风力发电回馈装置，其特征是所述传感器信号输入口包括 风向信号输入口、风速信号输入口、发电机转速信号输入口、发电机电压信号输入口、发电 机温度信号输入口和电流信号输入口。
4.根据权利要求1或2所述的风力发电回馈装置，其特征是所述人机单元通过一条 通讯线与所述CPU控制单元的一个通讯口相连。
5.根据权利要求1所述的风力发电回馈装置，其特征是所述供电单元的输入接口为 三相接口，其输出接口为两相接口。
6.根据权利要求1所述的风力发电回馈装置，其特征是所述电源转换单元的输入接 口为两相接口，其输出接口为三相接口。
专利摘要本实用新型提供一种风力发电回馈装置，其包括供电单元、电源转换单元、CPU控制单元、现场测量传感器、人机单元和直流电源单元；所述供电单元的输入接口通过KM1-接触器与发电机的输出接口相接，其输出接口通过KM2-接触器与通过电源转换单元的输入接口相连接；所述电源转换单元包括输入接口、输出接口、通讯口和信号口，其输出接口通过KM3-接触器与局部电网相连接，其通讯口通过三条通讯线与CPU控制单元的三个通讯口相连。本实用新型安全、节能、环保、无噪音、方便实用。
文档编号H02J3/38GK201667544SQ20092022721
公开日2010年12月8日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者徐理邦, 赵华 申请人:青岛立邦达工控技术有限公司