适用于三相并网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并网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、供电模块、DC/DC电源、控制电路、继电器和并网逆变器；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】适用于三相并网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并网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]现有的并网风力发电机控制系统，必须配有卸荷器。当风大或网电停电，采用对风力发电机功率卸载的方式控制风力发电机的输出功率，通常情况下，卸荷器功率为风力发电机功率的2倍。上述方法中，卸荷器主要由功率电阻组成，通过功率电阻对风力发电机多余的能量进行卸载，因此风力发电机工作时卸荷器的温度可能高达200度以上；而且大功率的风力发电机控制系统，所需要配备的卸荷器体积庞大，占用空间大，安全可靠性差。
实用新型内容
[0004]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并网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。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种适用于三相并网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、供电模块、DC/DC电源、控制电路、继电器、并网逆变器。
[0007]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并网逆变器连接，所述并网逆变器接电网，所述供电模块接电网，所述供电模块与所述控制电路连接，所述控制电路还与风力发电机三相绕组L1、L2、L3和所述DC/DC电源连接，所述DC/DC电源与所述继电器和所述三相整流电路输出负极相连，所述继电器与三相整流电路输出正极相连。
[0008]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一、谐波注入电路
二、谐波注入电路三。
[0009]所述采样电路与所述谐波控制电路连接，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，同时所述谐波注入电路一、谐波注入电路二、谐波注入电路三与所述DC/DC电源连接，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。
[0010]所述谐波注入电路由二极管和可控开关串联组成。
[0011]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输出端连接，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的绕组，所述N型MOSFET晶体管的源极耦接到所述风力发电机的绕组。
[0012]所述继电器的公共触点与所述三相整流电路的输出正极连接，所述继电器的常闭触点与所述DC/DC电源连接，所述继电器的线圈与供电模块连接。
[0013]本实用新型的有益效果是:
[0014](I)保证风力发电机三相平衡，运行平稳，无噪音。
[0015](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。
[0016](3)利用电磁控制技术原理，使控制更加精确。
[0017](4)简化了大功率风力发电机的控制方式。
[0018](5)不消耗额外能源，更能节能环保。
[0019](6)用户使用简单，易操作，安全。
[0020](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】:
[0021]图1是本实用新型的风力发电机控制系统电路原理图。
[0022]其中，30L风力发电机，302.三相整流电路，303.并网逆变器，304.供电模块，305.控制电路，306.采样电路，307.谐波控制电路，308.谐波注入电路一，309.谐波注入电路二，310.谐波注入电路三，311.可控开关，312.DC/DC电源，313.继电器。
【具体实施方式】:
[0023]下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明:
[0024]如图1所示，
[0025]一种适用于三相并网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、并网逆变器303、供电模块304、控制电路305、DC/DC电源312、继电器313。所述三相风力发电机301与所述三相整流电路302连接，所述三相整流电路302与所述并网逆变器303连接，所述并网逆变器303与所述电网连接，所述供电模块304接电网，所述供电模块304与所述控制电路305连接，所述控制电路305还与风力发电机301三相绕组L1、L2、L3和所述DC/DC电源312连接，所述DC/DC电源312与所述继电器313和所述三相整流电路302输出负极相连。
[0026]所述控制电路305包括:采样电路306、谐波控制电路307和谐波注入电路一 308、谐波注入电路二 309、谐波注入电路三310。所述采样电路306将采样信号传送至所述谐波控制电路307，所述谐波控制电路307的输出端分别与所述谐波注入电路一 308、谐波注入电路二 309、谐波注入电路三310连接，同时，所述DC/DC电源312与所述波注入电路一 308、谐波注入电路二 309、谐波注入电路三310连接，所述谐波注入电路一 308耦接到风力发电机301三相绕组中的L1、L2两相，所述谐波注入电路二 309耦接到风力发电机301三相绕组中的L2、L3两相，所述谐波注入电路三310耦接到风力发电机301三相绕组中的L1、L3两相。
[0027]三相风力发电机301输出L1、L2、L3三相交流电能，通过三相全桥整流电路302的整流，输出直流电能到并网逆变器303。谐波注入电路包括可控开关和二极管，可控开关的一端耦接到二极管阴极，可控开关的另一端耦接到风力发电机301的绕组，二极管阳极耦接到风力发电机301的绕组。可控开关为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阴极、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307输出端，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。
[0028]控制电路305包括比较电路(图中未示出)，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。
[0029]当网电停电时，供电模块304停止输出供电,继电器313位于常闭点，全桥整流电路302直接给DC/DC电源312供电，DC/DC电源312直接输出直流信号给谐波注入电路一308、谐波注入电路二 309和谐波注入电路三310，通过谐波注入电路，电流谐波被注入到L1、L2、L3相绕组，控制风力发电机301制动。在网电故障或停电时，确保整个并网风力发电系统的安全。
[0030]根据本实用新型的并网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输出功率和制动的作用。
[0031]本实施例中的可控开关311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。
[0032]本实施例中的继电器313仅为示意性的，可以选用任何合适的可控开关代替。
[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】
1.一种适用于三相并网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、供电模块、DC/DC电源、控制电路、继电器和并网逆变器； 所述三相风力发电机与所述三相整流电路输入端连接，所述三相整流电路输出端与所述并网逆变器连接，所述并网逆变器接电网，所述供电模块接电网，所述供电模块与所述控制电路连接，所述控制电路还与风力发电机三相绕组L1、L2、L3和所述DC/DC电源连接，所述DC/DC电源与所述继电器和所述三相整流电路输出负极相连，所述继电器与所述供电模块连接。
2.如权利要求1所述的一种适用于三相并网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一、谐波注入电路二、谐波注入电路二 ; 所述采样电路将采样信号传送至所述谐波控制电路，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，同时，所述谐波注入电路一、谐波注入电路二、谐波注入电路三与所述DC/DC电源连接，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并网风力发电机的控制系统，其特征是，所述谐波注入电路一、谐波注入电路二和谐波注入电路三均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并网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并网风力发电机的控制系统，其特征是，所述继电器的公共触点与所述三相整流电路的输出正极连接，所述继电器的常闭触点与所述DC/DC电源连接，所述继电器的线圈与所述供电模块连接。
【文档编号】H02J3/38GK203491716SQ201320578012
【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