[發明專利]一種風電互補動力系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202010073728.2
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111173679A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 徐從啟;馮國勇;吳速;方天馳;高瑞林;徐磊;劉帥;賈桂芝;毛星
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍32181部隊;煙臺海翌能源科技有限公司
• 主分類號: F03D7/06
• 分類號: F03D7/06;F03D9/28;F04B17/02;F04B17/03
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

1.一種風電互補動力系統，其特征在于，包括：

風力機(1)，所述風力機(1)具有風力機輸出軸；

電磁式離合器(2)，所述電磁式離合器(2)具有離合器輸入軸和離合器輸出軸；

雙動力耦合器(3)，所述所述雙動力耦合器(3)具有兩個動力輸入軸和一個動力輸出軸；

傳動軸(4)，所述傳動軸(4)具有傳動軸輸入端和傳動軸輸出端；

控制器(5)，所述控制器(5)具有信號輸入端、第一信號輸出端和第二信號輸出端和第三信號輸出端；

所述風力機輸出軸連接所述離合器輸入軸，所述離合器輸出軸連接傳動軸輸入端，所述傳動軸輸出端連接雙動力耦合器(3)的一個動力輸入軸，所述雙動力耦合器(3)的另一個動力輸入軸連接有變頻電動機(10)；

所述風力機(1)的輸出軸上設置有用于監測風力機輸出軸轉速的編碼器(6)，所述編碼器(6)的信號輸出端與控制器(5)的信號輸入端電連接，所述控制器(5)的第一信號輸出端連接所述電磁式離合器(2)的信號輸入端，所述控制器(5)的第二信號輸出端連接變頻電動機(10)的信號輸入端。

2.根據權利要求1所述的風電互補動力系統，其特征在于，還包括緩速制動器(7)，所述緩速制動器(7)設置于所述風力機輸出軸的外側，所述緩速制動器(7)用于限制所述風力機輸出軸的轉速在設定范圍內。

3.根據權利要求1所述的風電互補動力系統，其特征在于，還包括換向器(9)，所述換向器(9)具有豎向的換向器輸入軸和橫向的換向器輸出軸；所述風力機(1)為垂直軸風力機(1)；所述換向器輸入軸連接所述垂直軸風力機(1)的風力機輸出軸，所述換向器輸出軸連接電磁式離合器(2)的輸入端。

4.根據權利要求1所述的風電互補動力系統，其特征在于，所述傳動軸(4)的外側設置有電磁式抱閘器(8)，所述控制器(5)的第三信號輸出端連接所述電磁式抱閘器(8)的信號輸入端，所述控制器(5)控制電磁抱閘器的開閉。

5.一種風電互補動力系統的控制方法，其特征在于，基于權利要求1所述的風電互補動力系統，所述控制方法包括以下步驟：

步驟一，編碼器(6)采集當前風力機輸出軸的轉速信號，發送至控制器(5)，控制器(5)將轉速信號轉換成當前風速；

步驟二，控制器(5)根據當前風速，控制電磁式離合器(2)的離合或調節變頻電動機(10)的電源頻率，具體為：

當V＞A時，控制器(5)控制電磁式離合器(2)處于分離狀態，調節變頻電動機(10)的電源頻率，使變頻電動機(10)輸出功率等于雙動力耦合器(3)額定輸出功率；

當B＜V≤A時，控制器(5)控制電磁式離合器(2)處于閉合狀態，切斷變頻電動機(10)，使風機輸出軸的輸出功率等于雙動力耦合器(3)額定輸出功率；

當C＜V≤B時，控制器(5)控制電磁式離合器(2)處于閉合狀態，調節變頻電動機(10)的電源頻率，使風機輸出軸的輸出功率與變頻電動機(10)輸出功率之和等于雙動力耦合器(3)額定輸出功率；

當V≤C時，控制器(5)控制電磁式離合器(2)處于分離狀態，調節變頻電動機(10)的電源頻率，使變頻電動機(10)輸出功率等于雙動力耦合器(3)額定輸出功率；

其中，V為當前風速，A為第一閾值，B為第二閾值，C為第三閾值，且A、B和C滿足：C＜B＜A。

6.根據權利要求5所述的風電互補動力系統的控制方法，其特征在于，第一閾值A為17.1m/s，第二閾值B為5.5m/s，第三閾值C為3.4m/s。

7.根據權利要求5所述的風電互補動力系統的控制方法，其特征在于，步驟2中，當D＜V≤A時，控制器(5)控制緩速制動器(7)制動，電磁式離合器(2)處于閉合狀態，切斷變頻電動機(10)，使風機輸出軸的輸出功率等于雙動力耦合器(3)額定輸出功率；其中，D為第四閾值，且B＜D≤A。

8.根據權利要求7所述的風電互補動力系統的控制方法，其特征在于，第四閾值D為15m/s。