[發(fā)明專利]一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110286143.X
• 申請(qǐng)日: 2011-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN102330637A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程良倫;秦理;管梁;張志剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動(dòng)力發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在風(fēng)力發(fā)電中，由于風(fēng)速變幻莫測(cè)，故對(duì)其的利用存在一定的困難。因此，研究如何改善風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、如何提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率與如何最充分地利用風(fēng)能資源有著十分重要的意義。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括作為原動(dòng)機(jī)的風(fēng)力機(jī)和將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電機(jī)。其中，作為原動(dòng)機(jī)的風(fēng)力機(jī)，其效率在很大程度上決定了整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率，而風(fēng)力機(jī)的效率又在很大程度上取決于其負(fù)荷是否處于最佳狀態(tài)。不管一個(gè)風(fēng)力機(jī)是如何精細(xì)地設(shè)計(jì)和施工建造，若它處于過載或久載的狀態(tài)下，都會(huì)損失其效率。從風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)曲線可以看出，存在一個(gè)最佳周速比λ，對(duì)應(yīng)一個(gè)最佳的效率。所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最佳控制是維持最佳周速比λ。另外，由于要考慮電網(wǎng)對(duì)有功功率和無功功率的要求，所以風(fēng)力機(jī)最佳工況時(shí)的轉(zhuǎn)速應(yīng)由其氣動(dòng)曲線及電網(wǎng)的功率指令綜合得出。也就是說，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速及負(fù)荷的變化應(yīng)及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整，依靠轉(zhuǎn)子動(dòng)能的變化，吸收或釋放功率，減少對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)。通過變換器控制器對(duì)逆變電路中功率器件的控制。可以改變雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的幅值、頻率及相位角，達(dá)到調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速、有功功率和無功功率的目的，既提高了機(jī)組的效率，又對(duì)電網(wǎng)起到穩(wěn)頻、穩(wěn)壓的作用。

而雙饋發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)可分為三個(gè)單元:轉(zhuǎn)速調(diào)整單元、有功功率調(diào)整單元、電壓調(diào)整單元(無功功率調(diào)整)。它們分別接受風(fēng)速和轉(zhuǎn)速、有功功率、無功功率指令，并產(chǎn)生一個(gè)綜合信號(hào)，送給勵(lì)磁控制裝置，改變勵(lì)磁電流的幅值、頻率與相位角，以滿足系統(tǒng)的要求。由于雙饋電機(jī)既可調(diào)節(jié)有功功率，又可調(diào)節(jié)無功功率，有風(fēng)時(shí)，機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電;無風(fēng)時(shí)，也可作抑制電網(wǎng)頻率和電壓波動(dòng)的補(bǔ)償裝置。

在機(jī)組運(yùn)行過程中，需要對(duì)電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄和對(duì)出現(xiàn)的異常情況能夠自行判斷并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，是實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)組安全運(yùn)行的重要保證。機(jī)組主控制系統(tǒng)的電力參數(shù)監(jiān)測(cè)包括：電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的電壓、電流、功率、功率因數(shù)；風(fēng)力參數(shù)的監(jiān)測(cè)包括：風(fēng)速和風(fēng)向；機(jī)組狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)包括：轉(zhuǎn)速、溫度、震動(dòng)、扭矩、油位和機(jī)械剎車狀況。

綜上所述，在風(fēng)力發(fā)電中，既需要解決機(jī)組內(nèi)部各部件與機(jī)組控制系統(tǒng)間的可靠通訊聯(lián)絡(luò)方式和通訊協(xié)議、模塊結(jié)構(gòu)功能規(guī)劃、控制系統(tǒng)的抗干擾問題和復(fù)雜實(shí)時(shí)控制算法的實(shí)現(xiàn)、風(fēng)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控(全嵌入式控制)技術(shù)、風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)等問題；又需要解決如何對(duì)機(jī)組各參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與如何進(jìn)行故障診斷并采取合理的處理方法與程序等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)高度智能化，既可解決機(jī)組內(nèi)部各部件與機(jī)組控制系統(tǒng)間的可靠通訊聯(lián)絡(luò)方式和通訊協(xié)議、模塊結(jié)構(gòu)功能規(guī)劃、控制系統(tǒng)的抗干擾問題和復(fù)雜實(shí)時(shí)控制算法的實(shí)現(xiàn)、風(fēng)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控(全嵌入式控制)技術(shù)、風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)等問題；又可解決如何對(duì)機(jī)組各參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與如何進(jìn)行故障診斷并采取合理的處理方法與程序等問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：包括數(shù)字信號(hào)處理器與上位機(jī)，所述數(shù)字信號(hào)處理器包括依次連接的輸入模塊、數(shù)據(jù)庫模塊與輸出模塊；所述上位機(jī)包括管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊、與管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊雙向通信的監(jiān)控界面；管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊分別控制輸入模塊與輸出模塊；且管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊與數(shù)據(jù)庫模塊雙向通信。?

優(yōu)選地，所述數(shù)字信號(hào)處理器包括第一數(shù)字信號(hào)處理器與第二數(shù)字信號(hào)處理器；其中，所述電網(wǎng)側(cè)變換器通過第一數(shù)字信號(hào)處理器與上位機(jī)雙向通信；所述轉(zhuǎn)子側(cè)變換器通過第二數(shù)字信號(hào)處理器與上位機(jī)雙向通信。

優(yōu)選地，所述上位機(jī)為PC???機(jī)和/或觸摸屏，兩者不同時(shí)與數(shù)字信號(hào)處理器連接。

優(yōu)選地，所述數(shù)字信號(hào)處理器通過MODBUS通訊協(xié)議RS-485與上位機(jī)連接。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：本發(fā)明雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)高度智能化，且功能強(qiáng)大，其既可解決機(jī)組內(nèi)部各部件與機(jī)組控制系統(tǒng)間的可靠通訊聯(lián)絡(luò)方式和通訊協(xié)議、模塊結(jié)構(gòu)功能規(guī)劃、控制系統(tǒng)的抗干擾問題和復(fù)雜實(shí)時(shí)控制算法的實(shí)現(xiàn)、風(fēng)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控(全嵌入式控制)技術(shù)、風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)等問題；又可解決如何對(duì)機(jī)組各參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與如何進(jìn)行故障診斷并采取合理的處理方法與程序等問題。該系統(tǒng)解決問題的綜合性強(qiáng)，效率高，值得推薦。

附圖說明

圖1是本發(fā)明雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)的實(shí)物結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式