小型海岛开关磁阻风力发电直流发输电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无电网覆盖的海岛发输电技术领域，具体涉及采用风力发电，开关磁阻发电机为风力发电机的多机组直流发输电系统。
【背景技术】
[0002]小型海岛在此指人口规模数百人以内，基本无耗电企业的离岸离电网岛屿；目前这些小型海岛的用电，尤其离岸较远的海岛，大部分采用柴油发电机组发电，消耗大量化石能源，又污染环境。
[0003]清洁、绿色、环保为标志的风力发电是多年来至今国内外重点发展的可再生能源发电形式。
[0004]开关磁阻发电机结构简单，转子上无刷、无绕组、无永久磁体；其运行时相当于一个电流源，这样在一定转速范围内，输出端电压不会随着转速的变化而变化，这非常适合于当前主流的变速运行的风力机，可提高风能的利用效率；开关磁阻发电机可以在风力直接驱动下实现较高的发电效率，也省去了齿轮箱，使整个发电系统结构更加简洁、可靠，这也正是风力发电系统的发展趋势；而在运行过程中，开关磁阻发电机可控参数多，如开关角控制、电流斩波控制、PWM控制等，可方便的实现比较复杂的控制策略，灵活的控制输出直流电压和电流；可见，开关磁阻发电机引入风力发电领域，即可高效率实现风能的转换，结构的简洁化意味着更高的可靠性更少的维护以及更低的安装成本和设备采购成本。
[0005]另外，开关磁阻发电机有直接输出脉动的直流电的特点，而电流脉动的特点特别适合于向蓄电池充电，而蓄电池往往也是不稳定发电装置的标配，以利于风力发电暂停时的用电保障。
【发明内容】
[0006]根据以上的【背景技术】，本实用新型提出采用开关磁阻发电机作为风力发电机、含Cuk升降压斩波电路和蓄电装置的海岛小型发输电系统，结构简单成本低、可靠性高。
[0007]本实用新型的技术方案为:
[0008]小型海岛开关磁阻风力发电直流发输电系统，由第一开关磁阻风力发电系统、第二开关磁阻风力发电系统、第三开关磁阻风力发电系统、电力二极管D、蓄电装置、Cuk斩波电路、逆变器组成；其技术特征在于，所述第一开关磁阻风力发电系统、第二开关磁阻风力发电系统、第三开关磁阻风力发电系统三者输出并联，输出的正负极性两端中的正极性端线上串接所述电力二极管D，电力二极管D正端接三个开关磁阻风力发电系统并联后的正极端，电力二极管D的负端同时接所述蓄电装置正极端和所述Cuk斩波电路的输入一端，蓄电装置的负极端和Cuk斩波电路的另一输入端同时接三个开关磁阻风力发电系统并联后的负极端，Cuk斩波电路的两个输出端连接所述的逆变器的两个输入端，逆变器输出三相交流电。
[0009]三个开关磁阻风力发电系统为相同的系统，各自均完成最大风能跟踪控制。
[0010]蓄电装置的核心为蓄电池组，也包括充放电辅助和保护及滤波装置。
[0011]Cuk斩波电路通过对其中的电力电子开关管的控制，可以使得其输出直流电压大小可调，以满足逆变器输出三相交流380V电压的要求。
[0012]本实用新型的主要技术效果是:
[0013]本实用新型的小型海岛开关磁阻风力发电直流发输电系统，采用清洁的可再生的风力发电，改善了岛上的环境。
[0014]由于开关磁阻发电机直接发出直流电，省去了常规风电所需的整流环节，简化了结构降低了成本提高了可靠性(常规交流发电机系统输出多是交-直-交的变换过程)。
[0015]Cuk斩波电路结构简单可靠性高，根据内部电力电子开关管开关占空比的调节，可灵活改变输出直流电压值，并且相对输入来说可大可小，范围宽，更好的满足逆变器输出380V交流电的需要；也适应更广泛的风电输出值，提高风电利用率。
[0016]基于开关磁阻发电机的类似电流源的特点，多组并联的模式更有利；开关磁阻发电机发出的脉冲电流更利于为蓄电池的有效充电。
【附图说明】
[0017]图1所示为本实用新型的小型海岛开关磁阻风力发电直流发输电系统结构图。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示为小型海岛开关磁阻风力发电直流发输电系统结构图，三个开关磁阻风力发电系统并联，它们输出脉动的直流电，经电力二极管D向蓄电装置充电的同时通过Cuk斩波电路和逆变器向用户供电，在蓄电装置充满后，仅向用户供电；若因风力不足或其他原因致使开关磁阻风力发电系统中断发电，则由蓄电装置单独通过Cuk斩波电路和逆变器向用户供电，而电力二极管D的作用就在于出现此种情况时防止发电侧无端消耗蓄电装置的电能。
[0019]Cuk斩波电路是一种升降压型斩波电路，同时其输入输出电流连续、脉动小，利于滤波；当开关磁阻风力发电系统和蓄电装置发供电不足时，势必造成蓄电池两侧电压降低，为了提高利用率，此时Cuk斩波电路工作于升压状态，并通过调节其内部的电力电子开关管的占空比，满足输出三相交流380V的要求；当开关磁阻风力发电系统发电充足，蓄电装置满电时，Cuk斩波电路一般工作在降压状态，并满足输出三相交流380V的要求。
[0020]特别指出，虽然本实施例给出的是三个开关磁阻风力发电系统并联，但并不影响除此以外的多个开关磁阻风力发电系统的情况也是本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.小型海岛开关磁阻风力发电直流发输电系统，由第一开关磁阻风力发电系统、第二开关磁阻风力发电系统、第三开关磁阻风力发电系统、电力二极管(D)、蓄电装置、Cuk斩波电路、逆变器组成；其技术特征在于，所述第一开关磁阻风力发电系统、第二开关磁阻风力发电系统、第三开关磁阻风力发电系统三者输出并联，输出的正负极性两端中的正极性端线上串接所述电力二极管(D)，电力二极管(D)正端接三个开关磁阻风力发电系统并联后的正极端，电力二极管(D)的负端同时接所述蓄电装置正极端和所述Cuk斩波电路的输入一端，蓄电装置的负极端和Cuk斩波电路的另一输入端同时接三个开关磁阻风力发电系统并联后的负极端，Cuk斩波电路的两个输出端连接所述的逆变器的两个输入端，逆变器输出三相交流电。
【专利摘要】小型海岛开关磁阻风力发电直流发输电系统，由三个开关磁阻风力发电系统、电力二极管、蓄电装置、Cuk斩波电路、逆变器组成；三个开关磁阻风力发电系统输出并联，输出的正负极性两端中的正极性端线上串接电力二极管，而后连接蓄电装置和Cuk斩波电路，Cuk斩波电路的输出连接逆变器，逆变器输出三相交流电供用户使用，其中电力二极管正端接开关磁阻风力发电系统并联后的正极端；该系统结构简单，采用开关磁阻发电机省去了一些电能变换环节，Cuk斩波电路的应用提高了用电率，可用于无电网覆盖的小型海岛上的居民生产生活供电。
【IPC分类】H02J7-32, H02J3-38, H02J7-34
【公开号】CN204361696
【申请号】CN201420869530
【发明人】孙冠群
【申请人】中国计量学院
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月30日