适用于三相风力发电机的控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于三相风力发电机的控制系统，包括：三相风力发电机、三相整流电路、DC/DC电源、保护电路、控制电路、负载；本实用新型有益效果：保证风力发电机三相平衡，运行平稳，无噪音；可以取代现有的复杂控制流程，使控制过程更加简捷，故障率大大降低；利用电磁控制技术原理，使控制更加精确；简化了大功率风力发电机的控制方式；不消耗额外能源，更能节能环保；用户使用简单，易操作，安全；降低风力发电机生产及维护成本，利于市场销售。
【专利说明】适用于三相风力发电机的控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种风力发电机的控制系统，尤其涉及一种适用于三相风力发电机的控制系统。
【背景技术】
[0002]能源短缺已成为全世界共同面对的首要问题，风能作为清洁能源逐渐受到各国的高度重视。我国拥有丰富的风能资源，风力发电设备制造业及相关领域的市场前景十分广阔。
[0003]现有的风力发电机控制系统，将谐波注入三相风力发电机一相绕组中，这样会导致风力发电机三相不平衡，从而引起风力发电机振动。风力发电机振动容易导致风机各零部件松动，缩短风力发电机的使用寿命，严重时会引发事故。
[0004]另外，现有的控制器没有考虑供电电路损坏的情况，一旦供电电路损坏整个控制器没有了稳定的工作电源，风力发电机将失控。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提出了一种适用于三相风力发电机的控制系统。该系统不消耗额外能源，节能环保，并且可以取代现有复杂的控制流程，使控制过程更加简捷，故障率大大降低。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]一种适用于三相风力发电机的控制系统，包括:三相风力发电机、三相整流电路、DC/DC电源、保护电路、控制电路、负载。
[0008]所述三相风力发电机与所述三相整流电路连接，所述三相整流电路与所述负载连接，所述保护电路与所述DC/DC电源连接，所述DC/DC电源与三相整流电路的输出端连接，所述DC/DC电源还与所述控制电路连接，所述控制电路耦接到风力发电机的绕组上。
[0009]所述控制电路包括:采样电路、谐波控制电路和谐波注入电路。
[0010]所述谐波注入电路包括谐波注入电路一、谐波注入电路二、谐波注入电路三。
[0011 ] 所述采样电路将采样信号传给所述谐波控制电路，所述谐波控制电路的输出端分别与所述谐波注入电路一、谐波注入电路二、谐波注入电路三连接，所述谐波注入电路一耦接到风力发电机三相绕组中的L1、L2两相，所述谐波注入电路二耦接到风力发电机三相绕组中的L2、L3两相，所述谐波注入电路三耦接到风力发电机三相绕组中的L1、L3两相。
[0012]所述谐波注入电路由二极管和可控开关串联组成。
[0013]所述可控开关为N型MOSFET晶体管，所述N型MOSFET晶体管的门极与所述谐波控制电路连接，所述N型MOSFET晶体管的漏极与所述二极管连接，所述N型MOSFET晶体管的源极耦接到所述风力发电机的绕组。
[0014]所述保护电路为由继电器J1、继电器J2组成的风力发电机三相刹车控制电路，所述继电器J1、继电器J2的供电线圈与DC/DC电源连接，所述继电器J1、继电器J2的公共点与风力发电机三相绕组中的LI连接，所述继电器Jl的常闭触点与风力发电机三相绕组中的L2连接，所述继电器J2常闭触点与风力发电机三相绕组中的L3连接，L1、L2、L3无先后顺序之分。
[0015]为了便于理解，本实用新型所述的耦接到三相风力发电机的三相绕组LI，L2，L3为示例性的，并无先后顺序之分，所属领域技术人员可以根据实际情况对三相绕组LI，L2，L3任意排序。
[0016]本实用新型的有益效果是:
[0017](I)保证风力发电机三相平衡，运行平稳，无噪音。
[0018](2)可以取代现有的复杂控制流程，使控制过程更加简捷，故障率大大降低。
[0019](3)利用电磁控制技术原理，使控制更加精确。
[0020](4)简化了大功率风力发电机的控制方式。
[0021](5)不消耗额外能源，更能节能环保。
[0022](6)用户使用简单，易操作，安全。
[0023](7)降低风力发电机生产及维护成本，利于市场销售。
【专利附图】
【附图说明】:
[0024]图1是本实用新型的风力发电机控制系统电路原理图。
[0025]其中，301.风力发电机，302.三相整流电路，303.负载，304.控制电路，305.采样电路，306.谐波控制电路，307.谐波注入电路一，308.谐波注入电路二，309.谐波注入电路三，310可控开关，311.DC/DC电源，312.保护电路。
【具体实施方式】:
[0026]下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明:
[0027]如图1所示，一种适用于三相风力发电机的控制系统，包括:三相风力发电机301、三相整流电路302、负载303、控制电路304、DC/DC电源311、保护电路312 ;三相风力发电机301与所述三相整流电路302连接，三相整流电路302与所述负载303连接，保护电路312与所述DC/DC电源311连接，DC/DC电源311与三相整流电路302的输出端连接，DC/DC电源311还与控制电路304连接。控制电路304包括:采样电路305、谐波控制电路306和谐波注入电路；谐波注入电路包括谐波注入电路一 307、谐波注入电路二 308、谐波注入电路三309 ;采样电路305将采样信号传给谐波控制电路306，谐波控制电路306的输出端分别与谐波注入电路一 307、谐波注入电路二 308、谐波注入电路三309连接，谐波注入电路一 307耦接到风力发电机301三相绕组中的L1、L2两相，谐波注入电路二 308耦接到风力发电机301三相绕组中的L2、L3两相，谐波注入电路三309耦接到风力发电机301三相绕组中的L1、L3两相。
[0028]谐波注入电路由二极管和可控开关310串联组成，可控开关310为N型MOSFET(金属氧化物场效应晶体管)晶体管，MOSFET晶体管的漏极耦接到二极管，源极耦接到风力发电机301的绕组，门极耦接到谐波控制电路306，接收谐波控制信号，根据谐波控制信号控制N型MOSFET晶体管的导通和关断。因为风力发电机发出的是交流电，当在风力发电机301发出的交流电在负半轴时，反向电压场效应管不导通，二极管分担电压，防止MOSFET管因为超过耐压范围烧坏，起到保护MOSFET管的作用。
[0029]谐波控制电路306包括比较电路(图1中未示出)，比较电路将采样信号与基准电压相比较，当采样信号大于基准电压时，需要增大制动作用，增大谐波控制信号的脉冲宽度；当采样信号小于基准电压时，需要减小制动作用，减小谐波控制信号的脉冲宽度。由于MOSFET晶体管的导通和关断，电流谐波被注入到L1、L2、L3相绕组，在风力发电机301转子中形成感应电势和电流，其产生的转矩方向与电机的转速方向相反，产生阻力，起到控制风力发电机301输出功率和制动作用。谐波控制信号的脉冲宽度增大时，N型MOSFET晶体管的导通时间增大，风力发电机301的磁阻增大；谐波控制信号的脉冲宽度减小时，N型MOSFET晶体管的导通时间减小，风力发电机301的磁阻减小。通过对注入风力发电机301的谐波的控制，实现了对风力发电机301转子的制动控制，进而精确控制风力发电机301的输出功率。
[0030]任何元器件都有可能损坏，如果控制电路304供电DC/DC电源311损坏，整个控制电路304没有了稳定的工作电源，风力发电机301将失控，为此增加了保护电路312，保护电路为主要由继电器做成的风力发电机三相刹车控制电路。一旦DC/DC电源311损坏，继电器工作于常闭点，此时风力发电机301处于三相刹车状态。继电器的供电线圈连接DC/DC电源311，继电器的公共点连接风力发电机301三相绕组中的LI，Jl继电器常闭点连接风力发电机301三相绕组中的L2，J2继电器常闭点连接风力发电机301三相绕组中的L3，其中L1、L2、L3无先后顺序之分。
[0031]根据本实用新型的风力发电机控制系统的一个实施例，可以根据本实用新型的教导选用任何合适的谐波注入电路向风力发电机301的绕组注入谐波，在风力发电机301转子中形成感应电势和电流，产生转矩方向与电机的转速方向相反，产生阻力，起到控制风力发电机301转速、输出功率和制动的作用。
[0032]本实施例中的可控开关310为MOSFET晶体管仅为示意性的，可以选用任何合适的可控开关进行谐波注入的操作。
[0033]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种适用于三相风力发电机的控制系统，其特征是，包括:三相风力发电机、三相整流电路、DC/DC电源、保护电路、控制电路、负载； 所述三相风力发电机与所述三相整流电路连接，所述三相整流电路与所述负载连接，所述保护电路与所述DC/DC电源连接，所述DC/DC电源与三相整流电路的输出端连接，所述DC/DC电源还与所述控制电路连接；所述控制电路耦接到风力发电机的绕组上。
2.如权利要求1所述的一种适用于三相风力发电机的控制系统，其特征是，所述控制电路包括:采样电路、谐波控制电路和谐波注入电路； 所述谐波注入电路包括谐波注入电路一、谐波注入电路二、谐波注入电路三； 所述采样电路将采样信号传给所述谐波控制电路，所述谐波控制电路的输出端分别与所述谐波注入电路一、谐波注入电路二、谐波注入电路三连接，所述谐波注入电路一耦接到风力发电机三相绕组中的L1、L2两相，所述谐波注入电路二耦接到风力发电机三相绕组中的L2、L3两相，所述谐波注入电路三耦接到风力发电机三相绕组中的L1、L3两相。
3.如权利要求2所述的一种适用于三相风力发电机的控制系统，其特征是，所述谐波注入电路由二极管和可控开关串联组成。
4.如权利要求3所述的一种适用于三相风力发电机的控制系统，其特征是，所述可控开关为N型MOSFET晶体管，所述N型MOSFET晶体管的门极与所述谐波控制电路连接，所述N型MOSFET晶体管的漏极与所述二极管阴极连接，所述二极管阳极耦接到所述风力发电机绕组，所述N型MOSFET晶体管的源极耦接到所述风力发电机的绕组。
5.如权利要求1所述的一种适用于三相风力发电机的控制系统，其特征是，所述保护电路为由继电器Jl、继电器J2组成的风力发电机三相刹车控制电路，所述继电器Jl、继电器J2的供电线圈与DC/DC电源连接，所述继电器J1、继电器J2的公共点与风力发电机三相绕组中的LI连接，所述继电器Jl的常闭触点与风力发电机三相绕组中的L2连接，继电器J2常闭触点与风力发电机三相绕组中的L3连接，L1、L2、L3无先后顺序之分。
【文档编号】H02J3/26GK203491714SQ201320577062
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】荆林峰, 荆聿平, 秦国荣, 李俊英 申请人:济南德明电源设备有限公司