专利名称：一种适用于低风速启动持续运转风力发电机的控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于风力发电机上的控制器，具体的说是涉及一种用于可在 较低风速下启动后长时间持续工作的风力发电机上的控制器。
技术背景随着经济的飞速发展，确保电能的供应已经成为了保证国计民生的一项重要举 措，相应的，对煤、油等资源的消耗量也在日益加大。由于煤、油等资源属于不可再生的地下 资源，因此，我国在有自然条件的地区，已经大规模的开展了风力发电。但是，这种替代能源 虽然能够减少煤、油等资源的消耗，然而在实施时往往又受到自然条件的限制，而导致替代 能源的利用效率不高。具体的说，现有的风力发电机在风量小时，不能起动；或者是在起动 后由于达不到额定值，能量不能回收，而使得风能的利用率不足30%。针对此情况，技术人 员研发了一种可在较低风速下启动后工作的风电互补发电机，具有可在风量较小时启动的 特点，并且可达到较高的风能利用效率。但是现有的风力发电机控制器不能实现对这种风 力互补发电机的控制，因此需要研发新的控制器
实用新型内容
为了解决现有的风力发电机控制器不能适用于一种可在低风速下启动持续运转 风力发电机进行控制的问题，本实用新型提供了一种专门用于该种发电机上的控制器。具 有控制准确的特点，可使风力发电机具有稳定的转速。本实用新型的技术方案是该种适用于低风速启动持续运转风力发电机的控制 器，包括分别接受风力发电机电压和电流的电压传感器和电流传感器，其特征在于在所述 控制器中，还包括一个电动机控制单元以及一个电磁离合器控制单元；所述电动机控制单元由速度设定信号输入端、电压传感器信号输入端、能够输出 电动机控制信号的变步器执行元件以及两个L358运算放大器组成，其中，所述两个L358运 算放大器组成闭环比较电路，此比较电路的两个比较信号输入端经过比较电路电阻分别连 接至所述速度设定信号输入端和电压传感器信号输入端，此比较电路的输出端连接至所述 变步器执行元件的驱动信号输入端，由所述变步器执行元件输出电动机控制信号。所述电磁离合器控制单元由电流设定信号输入端、电流传感器信号输入端、能够 输出电磁离合器控制信号的电磁离合器执行元件模块以及两个L358运算放大器组成，其 中，所述两个L358运算放大器组成闭环比较电路，此比较电路的两个比较信号输入端经过 比较电路电阻分别连接至所述电流设定信号输入端和电流传感器信号输入端，此比较电路 的输出端连接至所述电磁离合器执行元件模块的驱动信号输入端，由所述电磁离合器执行 元件模块输出电磁离合器控制信号。所述电压传感器信号输入端和电流传感器信号输入端分别连接至所述接受风力 发电机电压和电流的电压传感器和电流传感器上。本实用新型具有如下有益效果该种控制器采用闭环控制，通过电流传感器给电磁离合器提供采样信号，从而控制电磁离合器的大小，控制力矩的变化，使风力发电机转速 稳定；同时，通过电压传感器给电动机控制单元提供采样信号，从而控制电动机的转速，使 之达到需要的功率，使其达到满足风力发电机运转的稳定转速。因此，本种用于风力发电 机的控制器具有控制准确的特点，可使这种低风速启动持续运转风力发电机具有稳定的转 速。
图1是本实用新型中所涉及的风力发电机的结构示意图。图2是本实用新型中所述的用于风力发电机控制器的组成示意图。图3是本实用新型中所述电磁离合器控制单元的电气原理图。图4是本实用新型中所述电动机控制单元的电气原理图。图 中1-发电机定子，2-电动机定子，3-发电机机盖，4-发电机电磁离合器，5-发 电机二级机盖，6-发电机制动器，7-发电机轴，8-发电机离合器磁极，9-电动机转子，10-发 电机转子。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明为更好的理解本实用新型，首先介绍一下本实用新型所应用的适用于低风速启动 持续运转风力发电机。该发电机结构如图1所示，包括风力发电机外壳体、风力发电机定子 1、风力发电机转子10、风力发电机轴7以及风力发电机机盖3等常规结构，其独特之处在 于在所述风力发电机外壳体内，与所述风力发电机转子10和风力发电机定子1同轴固定 一个电动机转子9以及一个电动机定子2。这样由发电机定子和发电机转子组成发电系统， 由电动机定子和电动机转子组成电动部分。在风力达不到额定速度时由电动机补充动力达 到额定转速。当然，这个电动机定子可以装在电机机壳内内发电部分的左边或右边，而相应 的，电动机转子随之装在发电机的轴上，位于发电机转子的左边或右边。此外，所述风力发电机轴7伸出风力发电机机盖3外，在该轴上固定带有离合器磁 极8的发电机电磁离合器4，所述发电机电磁离合器4封闭安装于风力发电机二级机盖5和 风力发电机机盖3之间。这样就可以由发电机电磁离合器以及发电机离合器磁极对发电机 的转速进行无接触力矩调整，达到稳速运动。图2所示为用于上述风力发电机的控制器的组成示意图。如图所示，该种用于风 力发电机的控制器，包括分别接受风力发电机电压和电流的电压传感器和电流传感器，以 及一个电动机控制单元以及一个电磁离合器控制单元。其中，所述电动机控制单元的组成如图4所示，由速度设定信号输入端、电压传感 器信号输入端、能够输出电动机控制信号的变步器执行元件以及两个L358运算放大器组 成。其中，所述两个L358运算放大器组成闭环比较电路，此比较电路的两个比较信号输入 端经过比较电路电阻分别连接至所述速度设定信号输入端和电压传感器信号输入端，此比 较电路的输出端连接至所述变步器执行元件的驱动信号输入端，由所述变步器执行元件输 出电动机控制信号。所述电磁离合器控制单元的组成如图3所示，由电流设定信号输入端、电流传感器信号输入端、能够输出电磁离合器控制信号的电磁离合器执行元件模块以及两个L358 运算放大器组成，其中，所述两个L358运算放大器组成闭环比较电路，此比较电路的两个 比较信号输入端经过比较电路电阻分别连接至所述电流设定信号输入端和电流传感器信 号输入端，此比较电路的输出端连接至所述电磁离合器执行元件模块的驱动信号输入端， 由所述电磁离合器执行元件模块输出电磁离合器控制信号；所述电压传感器信号输入端和电流传感器信号输入端分别连接至所述接受风力 发电机电压和电流的电压传感器和电流传感器上。使用本实用新型进行控制时，电磁离合器控制单元通过电流传感器得到电流信 号，通过带有电阻R1、R2、R3的流压模块转换成0-5V电压信号送给L358集成电路块，通两 个L358集成电路块组成闭环比较电路控制电磁离合器，从而控制发电机转速，达到发电机 发出的功率额定。而所述电动机控制单元通过电压传感器得到电压信号，同样也是通过两 个L358组成闭环比较电路，控制电机转速，使风力发电机达到设计转速。应用本实用新型控制所述风力发电机后，当风力小的时候，由电动机部分，带动发 电机运行，使之达到额定的转速，回收微风、小风的电能。当风力大的时候，电动机变为发电 机，增大发电机的容量，使发电机在额定的转速下工作。经过大量实验证明，此种发电机的 容量在风大时可增加30%的功率，在风量小时以全部回收风能，比其它发电机效率高35% 左右。此外，由于采用发电机电磁离合器以及发电机离合器磁极的结构，通过电磁离合器进 行速度控制，使转速更稳定，在飓风的时候能够平稳的发电。
权利要求一种适用于低风速启动持续运转风力发电机的控制器，包括分别接受风力发电机电压和电流的电压传感器和电流传感器，其特征在于在所述控制器中，还包括一个电动机控制单元以及一个电磁离合器控制单元；所述电动机控制单元由速度设定信号输入端、电压传感器信号输入端、能够输出电动机控制信号的变步器执行元件以及两个L358运算放大器组成，其中，所述两个L358运算放大器组成闭环比较电路，此比较电路的两个比较信号输入端经过比较电路电阻分别连接至所述速度设定信号输入端和电压传感器信号输入端，此比较电路的输出端连接至所述变步器执行元件的驱动信号输入端，由所述变步器执行元件输出电动机控制信号；所述电磁离合器控制单元由电流设定信号输入端、电流传感器信号输入端、能够输出电磁离合器控制信号的电磁离合器执行元件模块以及两个L358运算放大器组成，其中，所述两个L358运算放大器组成闭环比较电路，此比较电路的两个比较信号输入端经过比较电路电阻分别连接至所述电流设定信号输入端和电流传感器信号输入端，此比较电路的输出端连接至所述电磁离合器执行元件模块的驱动信号输入端，由所述电磁离合器执行元件模块输出电磁离合器控制信号；所述电压传感器信号输入端和电流传感器信号输入端分别连接至所述接受风力发电机电压和电流的电压传感器和电流传感器上。
专利摘要一种适用于低风速启动持续运转风力发电机的控制器。主要解决现有的风力发电机控制器不能用于该种风力发电机上的问题。其特征在于在控制器中，包括一个电动机控制单元以及一个电磁离合器控制单元；电动机控制单元由速度设定信号输入端、电压传感器信号输入端、变步器执行元件以及两个L358运算放大器组成，电磁离合器控制单元由电流设定信号输入端、电流传感器信号输入端、能够输出电磁离合器控制信号的电磁离合器执行元件模块以及两个L358运算放大器组成，电压传感器信号输入端和电流传感器信号输入端分别连接至接受风力发电机电压和电流的电压传感器和电流传感器上。具有控制准确的特点，可使风力发电机具有稳定的转速。
文档编号H02P9/00GK201623681SQ20102010298
公开日2010年11月3日 申请日期2010年1月28日 优先权日2010年1月28日
发明者于修海 申请人:大庆九方石油仪器设备有限公司