一种提高风机发电效率的装置的制作方法

文档序号:13671046阅读:386来源:国知局

本实用新型涉及风力发电机配件,具体涉及一种提高风机发电效率的装置。



背景技术:

风力发电机是将风能转化为电能的机械。从能量转换的角度看,风力发电机组由两大部分组成:其一是风力机,它的功能是将风能转换为机械能;其二是发电机,它的功能是将机械能转换为电能。

风力发电机多由感应发电机或永磁同步发电机加AC/DC转换器、蓄电池、逆变器组成。在风的吹动下,风轮转动起来,使空气动力能转变成了机械能(转速+扭矩)。风轮的轮毂固定在发电机轴上,风轮的转动驱动了发电机轴的旋转,带动永磁三相发电机发出三相交流电。风速的不断变化、忽大忽小,发电机发出的电流和电压也随着变化。发出的电经过整流,由交流电变成了具有一定电压的直流电,并向蓄电池进行充电。从蓄电池组输出的直流电,通过逆变器后变成了220V的交流电,供给用户的家用电器。

目前,国内的风力发电机控制器的控制功能较为简单,控制器以蓄电池两端电压作为蓄电池充放电的依据,对蓄电池进行充电控制;通过检测风力发电机组的各部分状态,对发电机组进行保护。风力发电机组功率的输出由负载决定,控制器缺少对风力发电机输出功率的控制,导致风力发电机对风能的捕获能力具有一定的局限性,因此风力发电机组不能最大程度地发出电能,造成能量的浪费。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种能够有效提升风机发电效率的装置。

为了实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:

一种提高风机发电效率的装置,包括:

处理器;

与所述处理器电性连接的PFC电路、DC/DC转换器、PWM调节电路和PWM驱动电路;

所述PFC电路、DC/DC转换器和PWM调节电路依次电性连接,该PFC 电路用于和整流器电性连接,所述PWM调节电路用于和蓄电池电性连接;

所述PWM驱动电路用于和逆变器连接。

作为优选,所述处理器为单片机或DSP芯片。

作为优选,所述处理器为MCS51系列单片机。

作为优选,所述处理器为TMS320C54X型DSP芯片。

作为优选,所述PFC电路为主动式PFC电路或被动式PFC电路。

作为优选,所述DC/DC转换器为升压型DC/DC转换器或降压型DC/DC 转换器。

本实用新型所提供的提高风机发电效率的装置,其将风力发电机发出的变频、变压的交流电经过整流器整流后送入PFC电路,PFC电路调整电流的波形来对电流电压间的相位差进行补偿,从而达到较高的功率因数, DC/DC转换器调整自身及负载的等效阻抗,最终使风力发电机输出当前可以输出的最大电功率,同时PWM调节电路根据控制信号实现对蓄电池充电,而PWM驱动电路则根据控制信号驱动逆变器将蓄电池输出的直流电转换成交流电提供给交流负载。另外,储存在蓄电池中的电能也能为直流负载供电。该提高风机发电效率的装置增加了对风力发电机输出的控制功能,可以在风速变化频繁、负载变化较大的情况之下,能跟踪可捕获的最大风能,控制风力发电机发出尽量多的电能,提高了发电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的提高风机发电效率的装置的结构示意图。

附图标记说明:

1、处理器;2、PFC电路;3、DC/DC转换器;4、PWM调节电路4; 5、PWM驱动电路;6、整流器;7、蓄电池;8、逆变器;9、风力发电机中的发电机;10、交流负载;11、直流负载。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案,下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

如图1所示,一种提高风机发电效率的装置,包括处理器1、PFC电路2、DC/DC转换器3、PWM调节电路4和PWM驱动电路5。其中,处理器1为单片机(MCU,Microcontroller Unit)或DSP(Digital Signal Process) 芯片。单片机,其适合实时控制和操作任务,具有可预测的执行周期和比较多的I/O功能,擅长中断处理,特别是外部异步事件。而DSP芯片,其适合处理实时连续的数据流,具有可预测的执行时间,适合处理小型和重复性的工作。本领域技术人员可根据实际情况选择使用单片机或DSP芯片,如选用单片机则建议优选MCS51系列单片机,如选用DSP芯片则建议优选TMS320C54X型DSP芯片。

如图1所示,PFC电路2、DC/DC转换器3、PWM调节电路4和PWM 驱动电路5均与处理器1电性连接。

PFC的英文全称为“Power Factor Correction”,意思是“功率因数校正”,PFC电路2为主动式PFC电路或被动式PFC电路。主动式PFC则由电感电容及电子元器件组成,体积小、通过专用IC去调整电流的波形,对电流电压间的相位差进行补偿。主动式PFC可以达到较高的功率因数─通常可达98%以上,但成本也相对较高。此外,主动式PFC还可用作辅助电源,因此在使用主动式PFC电路中,往往不需要待机变压器,而且主动式PFC输出直流电压的纹波很小,这种电源不必采用很大容量的滤波电容。被动式PFC一般分“电感补偿式”和“填谷电路式(Valley Fill Circuit)”,“电感补偿式”是使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数,“电感补偿式”包括静音式和非静音式。“电感补偿式”的功率因数只能达到0.7~0.8,它一般在高压滤波电容附近。“填谷电路式”属于一种新型无源功率因数校正电路,其特点是利用整流桥后面的填谷电路来大幅度增加整流管的导通角,通过填平谷点,使输入电流从尖峰脉冲变为接近于正弦波的波形,将功率因数提高到0.9左右,显著降低总谐波失真。与传统的电感式无源功率因数校正电路相比,其优点是电路简单,功率因数补偿效果显著,并且在输入电路中不需要使用体积大重量沉的大电感器。

DC,Direct Current,即直流电。DC/DC转换器,即直流电转换为直流电,DC/DC转换器3为升压型DC/DC转换器或降压型DC/DC转换器。

PWM(PWM:Pulse Width Modulation)电路,即脉冲宽度变调电路,除了可以监控功率电路的输出状态之外,同时还提供功率元件控制信号。

如图1所示,PFC电路2、DC/DC转换器3和PWM调节电路4依次电性连接。当将本实施例中的提高风机发电效率的装置使用到风力发电机上时,PFC电路2和整流器6电性连接,整流器6与风力发电机中的发电机9电性连接,PWM调节电路4和蓄电池7电性连接,PWM驱动电路5 和逆变器8连接,逆变器8与交流负载10电性连接,蓄电池7还与直流负载11电性连接。

本实施例中的提高风机发电效率的装置,其将风力发电机发出的变频、变压的交流电经过整流器6整流后送入PFC电路2,PFC电路2调整电流的波形来对电流电压间的相位差进行补偿,从而达到较高的功率因数, DC/DC转换器3调整自身及负载的等效阻抗,最终使风力发电机输出当前可以输出的最大电功率,同时PWM调节电路4根据控制信号实现对蓄电池充电,而PWM驱动电路5则根据控制信号驱动逆变器8将蓄电池7输出的直流电转换成交流电提供给交流负载。另外,储存在蓄电池7中的电能也能为直流负载供电。该提高风机发电效率的装置增加了对风力发电机输出的控制功能,可以在风速变化频繁、负载变化较大的情况之下,能跟踪可捕获的最大风能,控制风力发电机发出尽量多的电能,提高了发电效率。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例,毋庸置疑,对于本领域的普通技术人员,在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下,可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此,上述附图和描述在本质上是说明性的,不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

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