[實(shí)用新型]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電壓控制器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820149521.3
• 申請(qǐng)日: 2008-10-06
• 公開（公告）號(hào): CN201260090Y
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張春陽(yáng);劉勇;王軍;侯書奇;程澈;楊宗霄;宋磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H02J7/32
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 陳 浩

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電壓控制器，致力于為離網(wǎng)型同軸直驅(qū)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、運(yùn)行穩(wěn)定的高效率電壓控制方案，屬于電學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著傳統(tǒng)資源的日益枯竭，世界各能源大國(guó)都把目光投向了可再生資源。其中風(fēng)能已成為目前最具規(guī)模化開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式，也是我國(guó)未來(lái)數(shù)年內(nèi)最具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕鍧嵞茉矗谖覈?guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略中占有重要的地位。風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)可分為水平軸風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)和垂直抽風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)兩大類，而垂直軸風(fēng)輪又可以分為升力型風(fēng)輪和阻力型風(fēng)輪。申請(qǐng)?zhí)枮?008100495174的發(fā)明專利申請(qǐng)公布說明書中的垂直軸風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的三戟消渦風(fēng)輪(申請(qǐng)?zhí)枮?008200699603的實(shí)用新型專利申請(qǐng)公布說明書中的垂直軸風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的三戟消渦風(fēng)輪)屬于阻力型風(fēng)輪，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的薩布紐斯式風(fēng)輪起動(dòng)力矩大的不足，提高了風(fēng)能利用的功率系數(shù)。該三戟消渦風(fēng)輪和申請(qǐng)?zhí)枮?00810049516X的發(fā)明專利申請(qǐng)公布說明書中的失速可控式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)(申請(qǐng)?zhí)枮?008200699590的實(shí)用新型專利申請(qǐng)公布說明書中的失速可控式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī))共同構(gòu)成了一種同軸直驅(qū)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主體，三戟消渦風(fēng)輪具有較高的功率系數(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠且安裝維護(hù)方便等特點(diǎn)，與三戟消渦風(fēng)輪同軸的直接驅(qū)動(dòng)失速可控式永磁風(fēng)力發(fā)電裝置能在1.6m/s～30m/s較大風(fēng)速范圍內(nèi)進(jìn)行工作并具有失速自控功能，可為電力市場(chǎng)提供綠色環(huán)保且成本低廉的新型能源裝置。

同軸直驅(qū)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能在較大范圍內(nèi)運(yùn)行工作，隨著風(fēng)速的變化使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化很大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出電壓、頻率等存在著大幅度波動(dòng)。就需要對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出電壓、頻率等特性實(shí)施必要的調(diào)節(jié)控制。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高效率、可靠性高并能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)的直驅(qū)式同軸小功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電壓控制器。

一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電壓控制器，該電壓控制器由整流電路、升壓斬波電路、正激變換電路及PWM脈寬調(diào)制電路構(gòu)成，整流電路的直流輸出端連入升壓斬波電路的輸入端，升壓斬波電路的輸出端連入正激變換電路輸入端，正激變換電路輸出端接蓄電池，PWM脈寬控制電路的脈寬控制器的反饋信號(hào)輸入端與正激變換電路的輸出端連接，PWM脈寬控制器的輸出端通過脈沖耦合器與升壓斬波電路的換流開關(guān)管的控制極連接。

所述的升壓斬波電路由儲(chǔ)能電感、整流二極管和換流開關(guān)管IGBT構(gòu)成，儲(chǔ)能電感的一端接整流電路輸出的正極，換流開關(guān)管的漏極接整流二極管的正極，換流開關(guān)管的柵極接PWM脈寬控制電路的輸出端，源極接整流電路輸出的負(fù)極，一個(gè)濾波電容并聯(lián)在升壓斬波電路輸出端。

所述的正激變換電路主要由帶輔助繞組的變壓器構(gòu)成，變壓器的主邊繞組一端通過一個(gè)二極管接升壓斬波電路輸出端的正極，由變壓器的輔助繞組和一個(gè)二極管串聯(lián)構(gòu)成的支路并聯(lián)在斬波電路的輸出端，變壓器次邊繞組的一端接整流二極管的正極，濾波電容并聯(lián)在變壓器次邊繞組的另一端和整流二極管的負(fù)極，正激變換電路的輸出接蓄電池，電流采樣電阻串接在蓄電池的負(fù)極與地之間。

所述的PWM脈寬控制電路主要由SG3525PWM脈寬控制器構(gòu)成，SG3525PWM脈寬控制器的反饋端接正激變換電路的電流采樣的輸出端，SG3525PWM脈寬控制器的輸出端接脈沖耦合器輸入線圈的一端，脈沖耦合器的輸出線圈的一端接升壓斬波電路中換流開關(guān)管的柵極。

本實(shí)用新型的核心技術(shù)是采用可控?cái)夭娐穪?lái)穩(wěn)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的波動(dòng)電壓，電路主要由升壓斬波電路、PWM(Pulse-Width?Modulation)脈寬控制器、正激變換電路組成，是一個(gè)由PWM脈寬控制器控制占空比的升降壓斬波(Boost-Buck)電路。

在給蓄電池充電的回路中采用一種和升壓斬波電路緊密結(jié)合的正激變換電路，同斬波電路共同使用同一個(gè)換流器件，采用此類電路的主要目的是將蓄電池充電電路同蓄電池供電電路隔離并使蓄電池充電電流恒定；在電路中采用儲(chǔ)能元件，同時(shí)在變壓器上設(shè)置輔助繞組，其目的是對(duì)變壓器進(jìn)行磁復(fù)位，將變壓器中儲(chǔ)存的能量回送到儲(chǔ)能元件以提高效率。