专利名称：多风机整流并联风力发电控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多风机整流并联风力发电控制装置，特别涉及一种整流后直 接并联到直流母线的多风机风力发电控制装置。
背景技术：
目前，我国小型风力发电机组已批量供应于移动通讯基站、街灯、路灯、庭院灯等， 由传统的农、牧、渔民应用，逐步转向了工业、集体单位、公益事业应用，以及分布式供电系 统应用，小型风力发电机组特别是20kW以下的风力发电机组应用非常广泛。随着小型风力发电的推广应用范围逐渐扩大，同一个供电系统可以由多个小型风 机组成。由于风力发电机输出侧的电压、频率和相位各不相同，因此无法将所有风力发电机 的输出直接并联向负载或者电网供电。通常做法是，对每个风力发电机的输出分别整流后 通过DC/DC变换向蓄电池充电，利用蓄电池的缓冲作用向负载提供稳定的电力。如果是并 网系统，则对每个风力发电机输出分别整流后通过DC/DC变换，再分别逆变然后通过并网 电抗器与交流电网相连接。现有控制方法，因为采用分别控制模式，因此系统组成复杂，成本较高，可靠性比 较低。同时为了节省占地面积，多个风机之间的间距较小，使得风机受到尾流效应的影响， 每个风力发电机所发出的容量不均衡，降低了设备容量的利用率。这是因为，不受尾流影响 的风机可以捕获较大功率，但是由于受控制器和发电机容量的限制，部分能量需要泄放掉； 而受到尾流影响的风机，却无法捕获更高的能量，其风机和控制器的部分容量被闲置。而 且，由于风能捕获的不同，各个风机和控制器的负载和发热也不相同，从而影响到各系统 寿命的差异。
发明内容本实用新型针对现有技术所存在的主要问题，提供一种多风机整流并联风力发电 控制装置。利用该控制装置，可以简化控制系统，降低系统成本，并且可以有效降低风机尾 流效应的影响，提高风力发电控制装置的容量利用率。本实用新型的目的是这样实现的一种多风机整流并联风力发电控制装置，包括多台风力发电机组分别与各自的刹车控制模块和整流模块相连接，所有整流模块 的直流输出侧并联在一起与泄荷控制模块和DC/DC控制模块相连接，DC/DC控制模块的输 出端与蓄电池相连接，并向负载供电。全数字化控制模块分别与刹车控制模块、泄荷控制模 块、DC/DC控制模块的控制端口相连接。多台风力发电机经过整流以后输出并联在直流母 线上。泄荷控制模块主要用于风速较大时，将风力发电机的部分输出电能泄放掉，以保证系 统平衡。刹车控制模块用于停机控制。DC/DC控制模块可以将风力发电机不稳定的输出电 压变换成需要的直流电压给负载和蓄电池供电。全数字化控制模块采用先进的DSP为控制 核心，对所有系统组成部分进行检测和控制。[0009]所述刹车控制模块由三相交流接触器、二极管、短路条组成，其中短路条接在三相 交流接触器的一侧触点上，二极管与三相交流接触器的控制绕组并联。当系统需要使风力 发电机停止工作时，给三相交流接触器的控制绕组通电，使三相交流接触器触点吸合，这时 风力发电机的输出端通过短路条短接制动。其中二极管的作用是为三相交流接触器的控制 绕组断开时提供续流通道。所述泄荷控制模块由泄荷电阻、功率开关、续流二极管组成，其中泄荷电阻与控 制功率开关相串联并与风力发电机整流输出直流母线相连接，续流二极管与泄荷电阻并 联。当风力发电机需要泄荷时，全数字化控制模块控制功率开关的门极占空比，从而控制流 过泄荷电阻的电流大小，实现无级泄荷功能。由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点1、本实用新型结构简单，容易操作，安全可靠，成本低，适用于多风力发电机供电 系统；2、本实用新型能够消除尾流效应的影响使多台风力发电机的风能捕获均衡；3、本实用新型能够使多台风机的输出更加平稳，各个风机的负荷也更加均衡。
图1是本实用新型多风机整流并联风力发电控制装置；图2是本实用新型中刹车控制模块；图3是本实用新型中泄荷控制模块。
具体实施方式
以下结合附图1至附图3对本实用新型作进一步说明，本实用新型的较佳实施例 为多风机整流并联风力发电控制装置至少包括2个或2个以上的风力发电机组101、 刹车控制模块102和整流模块103，其中风力发电机组101与整流模块103串联连接，刹车 控制模块102并联在风力发电机组101与整流模块103之间；所有整流模块103的直流输 出侧并联并与DC/DC控制模块104的输入接口相连；泄荷控制模块105并联在DC/DC控制 模块104的输入端；DC/DC控制模块104的输出端与蓄电池106和负载108相连接；全数 字化控制模块107分别与刹车控制模块102、泄荷控制模块105、DC/DC控制模块104的控 制端口相连接。多个风力发电机组101在风力的作用下输出三相交流电通过各自的整流模块103 整流以后并联，这样可以使所有风力发电机组101工作在大致相同的工作转速下，使系统 风能捕获量达到均衡的目的。并联输出的直流电经过DC/DC控制模块104控制得到适当的 输出电压和电流向蓄电池106充电，并向负载108供电。当风速较大时负载108和蓄电池 106所需电能有限，为了防止风力发电机组101转速过高，就需要通过泄荷控制模块105限 制风力发电机组101的转速。在故障状态或者强风气象条件下需要使风力发电机组101停 止工作时，需要利用刹车控制模块102对风力发电机组101输出进行短接制动。所有以上 控制均需要全数字化控制模块107来实现。所述刹车控制模块102由三相交流接触器201、短路条202、二极管203组成，其中短路条202接在三相交流接触器201的一侧触点上，三相交流接触器201的另外一侧触点 并联到风力发电机组101的输出端，二极管203与三相交流接触器201的控制绕组并联，三 相交流接触器201的控制绕组连接到全数字化控制模块107的相应控制端。当需要刹车时，数字化控制模块107的相应控制端给三相交流接触器201的控制 绕组一个电压信号，使三相交流接触器201触点吸合，通过短路条202将风力发电机组101 的输出端短接制动。由于三相交流接触器201的控制绕组是感性负载，需要并联二极管203 对绕组续流以保护数字化控制模块107在断开三相交流接触器201时不被损坏。所述泄荷控制模块105由泄荷电阻301、续流二极管302、功率开关303组成，其中 泄荷电阻301与控制功率开关303相串联并与风力发电机组101整流输出直流母线相连 接，续流二极管302与泄荷电阻301并联，功率开关303由数字化控制模块107的相应控制 端口控制。当需要泄荷时，数字化控制模块107根据需要输出PWM控制信号，驱动功率开关 303的门极以便控制泄荷电阻301流过的电流。由于PWM控制信号的占空比是连续可调的， 因此泄荷控制可以比较平稳进行。上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术 的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。 故凡依本实用新型之精神实质、形状、原理所作的变化或修饰，均应涵盖在本实用新型的保 护范围内。
权利要求一种多风机整流并联风力发电控制装置，其特征在于至少包括2个或2个以上的风力发电机组(101)、刹车控制模块(102)和整流模块(103)，其中风力发电机组(101)与整流模块(103)串联连接，刹车控制模块(102)并联在风力发电机组(101)与整流模块(103)之间；所有整流模块(103)的直流输出侧并联并与DC/DC控制模块(104)的输入接口相连；泄荷控制模块(105)并联在DC/DC控制模块(104)的输入端；DC/DC控制模块(104)的输出端与蓄电池(106)和负载(108)相连接；全数字化控制模块(107)分别与刹车控制模块(102)、泄荷控制模块(105)、DC/DC控制模块(104)的控制端口相连接。
2.如权利要求1所述的一种多风机整流并联风力发电控制装置，其特征在于，刹车 控制模块(102)由三相交流接触器(201)、短路条(202)、二极管(203)组成，其中短路条 (202)接在三相交流接触器(201)的一侧触点上，三相交流接触器(201)的另外一侧触点并 联到风力发电机组(101)的输出端，二极管(203)与三相交流接触器(201)的控制绕组并 联，三相交流接触器(201)的控制绕组连接到全数字化控制模块(107)的相应控制端。
3.如权利要求1所述的一种多风机整流并联风力发电控制装置，其特征在于，泄荷控 制模块(105)由泄荷电阻(301)、续流二极管(302)、功率开关(303)组成，其中泄荷电阻 (301)与控制功率开关(303)相串联并与风力发电机组(101)整流输出直流母线相连接，续 流二极管(302)与泄荷电阻(301)并联，功率开关(303)由数字化控制模块(107)的相应 控制端口控制。
专利摘要本实用新型是一种多风机整流并联风力发电控制装置。它由多台风力发电机组及各自的刹车控制模块和整流模块、泄荷控制模块、DC/DC控制模块、蓄电池、全数字化控制模块构成。本实用新型的特点是结构简单，容易操作，安全可靠，成本低，适用于多风力发电机供电系统；能够消除尾流效应的影响使多台风力发电机的风能捕获均衡；能够使多台风机的输出更加平稳，各个风机的负荷也更加均衡，提高风力发电控制装置的容量利用率。
文档编号H02J1/10GK201708545SQ20102012514
公开日2011年1月12日 申请日期2010年3月8日 优先权日2010年3月8日
发明者冬雷, 周韬 申请人:北京凯华网联新能源技术有限公司;冬雷