[實用新型]一種新型永磁直驅式風力發電系統

有效

• 申請號: 201520204838.2
• 申請日: 2015-04-07
• 公開（公告）號: CN204646548U
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 周莉;周文慶;唐浩;朱濤
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種新型風力發電系統，特別是涉及一種新型永磁直驅式風力發電系統。

背景技術

隨著經濟發展對電能的需求日益擴大以及從環境保護角度出發，風力發電的重要性已無可替代。我國海岸線長，再加上西北地區人口稀少的遼闊平原地帶，因此可利用的風能資源十分豐富。近年來國內風力發電規模不斷擴大，單機容量也進一步擴大，大規模并網發電就需要可靠穩定的控制技術和準確的實時監測技術。

矩陣變換器具有優良的輸入輸出特性，與永磁同步發電機的優良發電性能相結合，組成新型的直驅式永磁風力發電系統。永磁同步發電機的風力機與發電機直接耦合，省去了中間的齒輪箱，稱為直驅式結構，減小了系統運行噪聲，提高了系統運行可靠性。遠程通信監控模塊的使用更是提高了系統的可控性與穩定性。

發明內容

本實用新型公開了一種新型永磁直驅式風力發電系統，為大規模的風力并網發電提供可靠穩定的控制技術和準確的實時監測技術，整套系統靈活、高效、穩定。

本實用新型采用的技術方案是：一種新型永磁直驅式風力發電系統，其特征在于：含可調節葉片角度的永磁同步風力發電機、轉速檢測器、電壓傳感器、含風速傳感器的遠程通信監控模塊、矩陣變換器、DSP+FPGA的控制模塊等。

可調節角度葉片可根據置于遠程通信監控模塊內的風速傳感器所測得的實時風速數據從數據庫中匹配出與當前風速對應的最佳葉片傾斜角，從而自動進行調節以選擇最優角度，可在不同風速和不同風向時都能獲得風力機葉片的最大轉速。

安裝在風力發電裝置背風面的遠程通信監控模塊通過數據總線連接DSP，通過GSM公網進行通訊的無線信號發射接收裝置連接遠程監控顯示終端，可遠程監控單個發電機組及其變流系統運行情況并對系統加以控制。

數字信號處理器DSP采集轉速信號、輸入相電壓信號、并依據給定的輸出電壓頻率和幅值、輸入功率因數等指令信號，通過矩陣變換器空間矢量調制算法，輸出PWM信號，協同FPGA通過隔離電路、驅動電路控制矩陣變換器變換電能，實現系統并網發電。

綜上所述，本實用新型主要優點為：

1)可調的葉片可根據實時風速數據而自動進行角度調節，以獲取風力機最大轉速，提高了發電效率。

2)用于遠程通信監控的無線信號發射接收裝置，安裝在風力發電裝置的背風面減弱風蝕和風沙的損害；通過GSM公網進行通訊，避免了信號盲區，且節約了搭建專用通信線路成本。

3)永磁同步發電機的風力機與發電機直接耦合，省去了中間的齒輪箱，減小了系統運行噪聲，提高了系統運行可靠性；結合矩陣變換器具有優良的輸入輸出特性，實現電能的高效變換。

附圖說明

圖1是本實用新型的各模塊構成示意圖。

圖2是本實用新型的遠程通信模塊安裝位置圖。

附圖標記說明：

1、含風速傳感器的通信模塊。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，進一步闡述本實用新型，應注意本實施方式僅僅解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

一種新型永磁直驅式風力發電系統，包括：含可調節葉片角度的永磁同步風力發電機、轉速檢測器、電壓傳感器、含風速傳感器的遠程通信監控模塊、受監控模塊控制的自動斷路裝置、矩陣變換器、DSP協同FPGA的控制模塊等。

風力發電機葉片角度可根據置于遠程通信監控模塊內的風速傳感器所測得的實時風速數據，再從數據庫中匹配出與當前風速對應的最佳葉片傾斜角，從而自動進行調節以選擇最優角度，可在不同風速和不同風向時都能獲得風力機葉片的最大轉速，提高發電效率。

含遠程通信監控模塊，通過數據總線連接DSP，通過GSM公網進行通訊的無線信號發射接收裝置連接遠程監控顯示終端，通過GSM公網進行通訊，避免了信號盲區，且節約了搭建專用通信線路成本；該模塊安裝在風力發電裝置的背風面可減弱風蝕和風沙的損害。該模塊功能包括：監控單元通過數據總線與DSP實現信號互換，負責監測單個發電機組及其變流系統是否正常工作，一旦出現故障立即通過DSP控制路由器實現斷網，防止破壞電網并為檢修做準備；遠程通信單元可實現遠程通信功能，實現遠程監控發電系統實時數據，提供遠程手動切斷電網功能；

永磁同步發電機的風力機與發電機直接耦合，DSP為主處理器，FPGA為協處理器的控制模塊，數字信號處理器DSP采集轉速信號、輸入相電壓信號、并依據給定的輸出電壓頻率和幅值、輸入功率因數等指令信號，通過矩陣變換器空間矢量調制算法，輸出PWM信號，協同FPGA通過隔離電路、驅動電路控制矩陣變換器變換電能，實現系統并網發電。