风力发电设备的制作方法

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电设备。

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。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提出了一种风力发电设备，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。本发明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，本发明采用以下技术方案：

本发明包括供电单元、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。

所述CPU控制单元包括两个控制口、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℃～50℃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。

本发明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。

本发明与传统流程相比，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。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

图1为本发明的系统框架示意图。

图2为本发明的电源转换单元原理示意图。

图3为本发明的传感器接口示意图。

图4为本发明的传感器接口示意图。

图中, 1. 发电机；2. KM1-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KM1-接触器2发出信号，使KM1-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KM1-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。

本发明安全方便，节能、环保、无噪音、方便实用。