[發(fā)明專利]一種小型定槳距風力發(fā)電機輔助限速系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106788017B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設計）人: 翟慶志;黃業(yè)達;肖雨田;魏文強
• 申請（專利權）人: 中國農業(yè)大學
• 主分類號: H02P9/04
• 分類號: H02P9/04;H02P101/15
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

本發(fā)明實施例提供了一種小型定槳距風力發(fā)電機輔助限速系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括：電磁限速裝置、不控整流供電裝置和智能控制開關，電磁限速裝置設置在風輪機和發(fā)電機之間；不控整流供電裝置與發(fā)電機連接，通過智能控制開關為電磁限速裝置供電。所述方法包括：不控整流供電裝置獲取發(fā)電機的部分交流電，通過智能控制開關為電磁限速裝置供電；智能控制開關測量并判斷不控整流供電裝置的輸出電壓大于或等于電壓閾值，則智能控制開關閉合；電磁限速裝置通電并產生磁場，進一步產生電磁限速制動力矩，消耗風輪機吸收的部分風能，降低發(fā)電機轉子軸的轉速。本發(fā)明實施例實現了風力發(fā)電系統(tǒng)過風速保護功能，保證其在一定程度的過風速環(huán)境下能正常發(fā)電。

技術領域

本發(fā)明實施例涉及風力發(fā)電技術領域，具體涉及一種小型定槳距風力發(fā)電機輔助限速系統(tǒng)及方法。

背景技術

風能因其綠色環(huán)保、分布廣泛以及能源豐富等特性，成為了世界各國重視的新能源之一。對于一些邊遠山區(qū)、農牧區(qū)的用電問題，風力發(fā)電技術的發(fā)展提供了一個良好的解決方法。但在自然條件下，風速風向存在很大的隨機性，大風天氣帶來的過風速容易造成風力系統(tǒng)的輸入功率過高，使得風機與發(fā)電機轉子軸轉速過快，造成風輪機的飛車失控、燒毀發(fā)電機與整流控制電路、損壞蓄電池，甚至導致機械部件脫落等嚴重后果。

因此，若能在過風速時有效地限制風輪機與發(fā)電機的轉子軸轉速，則不僅能避免轉子軸轉速過快帶來的嚴重損害，還能使風力發(fā)電系統(tǒng)正常地運行在過風速區(qū)間上，提高風力發(fā)電系統(tǒng)的風速利用區(qū)間上限，增加風電系統(tǒng)發(fā)電量，增大風能利用率。因此在風力發(fā)電系統(tǒng)的應用過程中，研究過風速下，限制風力發(fā)電系統(tǒng)轉子軸轉速的技術方法很有必要?，F有技術中，小型風機的限速方式主要包括三種，一種是機械制動限速：常用的機械制動限速方式是通過減小風輪的有效迎風面積，達到減小吸收風能的效果，進而完成對系統(tǒng)的限速功能，其主要包括有兩種方式：(1)以某種機構使風輪偏離風向；(2)以某種機構改變風輪葉片槳距角。其中，定槳距風力發(fā)電機的結構特性使其無法通過采用改變風輪葉片槳距角的方法，一般只有變槳距風力發(fā)電機，才可以通過改變風輪葉片槳距角，來實現降低風機的轉速。而方法(1)采用改變風輪迎風方向的結構，其特點是小型風機的機頭或某個部件處于動態(tài)支撐狀態(tài)，長期運行導致的機械磨損也會增大裝置的配合間隙，導致保護滯后、失效以及劇烈的震動。并且偏航系統(tǒng)的設置也往往價格不菲，且復雜、故障率高，維護的專業(yè)要求更高。另一種是電阻制動：電阻制動限速方式是指當風力發(fā)電機轉速超過閥值時，計算當前轉速下最大反向制動力矩對應的電阻，并通過調節(jié)并聯電阻值實現對風機的轉速控制。當采用改變并聯電阻數量的方法，來調節(jié)電阻負載時，其具有調節(jié)簡單，可靠性高的優(yōu)點；但當并聯電阻投入工作進行限速時，發(fā)電機的繞組電流也會增大，這加重了發(fā)電機的電流負擔，同時發(fā)電機繞組電流的限制也縮小了電阻制動的調節(jié)范圍。還有一種是摩擦限速：摩擦制動限速方式是在系統(tǒng)中安裝剎車摩擦片、制動臂或液壓裝置，電開關根據風速信號完成開合動作，實現對剎車制動臂、摩擦片或液壓裝置的控制，達到限速制動的效果。這種方法采用的摩擦部件磨損較快，制動過程中部件間的接觸也會引起震動。而其中液壓限速制動法的成本也較高，維護周期短，同時液壓剎車的適用溫度范圍也有限。

因此，如何提出一種方法，能夠在不顯著影響風力發(fā)電系統(tǒng)各部件基本布局的情況下，當風速過大時能有效地降低風力發(fā)電系統(tǒng)轉子軸的轉速，保證風力發(fā)電系統(tǒng)在風速過大時仍能正常工作，成為亟待解決的問題。

發(fā)明內容

針對現有技術中的不足，本發(fā)明實施例提供一種小型定槳距風力發(fā)電機輔助限速系統(tǒng)及方法。

一方面，本發(fā)明實施例提供一種小型定槳距風力發(fā)電機輔助限速系統(tǒng)，包括：電磁限速裝置、不控整流供電裝置以及智能控制開關，所述電磁限速裝置設置在風輪機和發(fā)電機之間，通過產生電磁限速制動力矩來降低所述發(fā)電機轉子軸的轉速；所述不控整流供電裝置與所述發(fā)電機連接，將發(fā)電機的部分交流電整流成直流電，并通過所述智能控制開關為所述電磁限速裝置供電。

另一方面，本發(fā)明實施例提供一種應用風力發(fā)電機輔助限速系統(tǒng)進行風力發(fā)電機輔助限速的方法，包括：