專利名稱：一種風電用智能控電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于風カ發(fā)電技術領域，特別涉及一種風電用智能控電裝置。
背景技術：
風カ發(fā)電具有隨機性、間歇性,使風カ發(fā)電機組輸出功率具有不穩(wěn)定性。而對于電網(wǎng)來說，一定時間段內(nèi)電カ調(diào)度需要風カ發(fā)電站提供相對穩(wěn)定的輸出功率。當風電機組輸出功率大于電網(wǎng)需求時，剰余能量都是以卸荷的形式加以釋放，太過浪費。而如何實現(xiàn)安全、穩(wěn)定、智能地控電儲能對風電行業(yè)來說一直是一大問題，目前國內(nèi)中小型風カ發(fā)電站還沒有較智能的控電儲能裝置來實現(xiàn)此功能。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述技術問題，本實用新型提供了ー種能實現(xiàn)對中小型風カ發(fā)電機組的不穩(wěn)定輸出功率按電網(wǎng)需求自適應地控制逆變和儲存剩余電能的風電用智能控電裝置。本實用新型解決上述的技術問題的技術方案是包括功率檢測模塊、主控制器、繼電模塊、降壓儲能模塊和逆變模塊，所述的主控器的輸入端與功率監(jiān)測模塊連接，輸出端與繼電模塊和逆變模塊連接，所述的功率監(jiān)測模塊和機電模塊的輸入端分別與風電機組連接，繼電模塊的輸出端與逆變模塊和降壓儲能模塊的輸入端連接。進ー步，所述的功率監(jiān)測模塊由電流采樣單元、電壓比較器和三極管組成。進ー步，所述的繼電模塊由非門、光電耦合器、功率放大電路以及大功率雙刀雙擲開關依次連接組成。進ー步，所述的逆變模塊由直流濾波器、IGBT功率模塊、隔離變壓器和交流濾波器依次連接組成。進ー步，所述的主控制器采用DSP控制器TMS320F2812作為控制核心。進一歩，所述的降壓儲能模塊中的電池組為鈉硫蓄電池。由于采用上述技術方案，本實用新型的有益效果是1)該實用新型采用DSP數(shù)字控制方式，控制系統(tǒng)成本較低，性能穩(wěn)定，能有效控制設備的正常工作；2)采用的先進的IGBT功率模塊，具有高轉(zhuǎn)換效率、寬電壓輸入范圍、低頻高效隔離變壓器設計、高功率范圍內(nèi)的高性能指標等特點；3)采用的儲能模塊，能對風電機組的剩余輸出轉(zhuǎn)換為儲能電池的化學能進行儲存，大大提高了風電機組對風能的利用率；4)繼電模塊中采用了光電耦合器、 繼電器、三極管等弱電器件，能實現(xiàn)多重功能，同時模塊中設置了過載保護電路，使得電路性能穩(wěn)定，低價環(huán)保。

圖I為本實用新型的系統(tǒng)框圖。圖2為本實用新型的逆變模塊電路圖。圖3為本實用新型的逆變模塊控制框圖。[0014]圖4為本實用新型的繼電模塊電路圖。圖5為本實用新型的控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進ー步詳細的說明。如圖I所示，為本實用新型的系統(tǒng)框圖，主要包括功率監(jiān)測模塊、繼電模塊、逆變模塊、降壓儲能模塊以及主控制器。主控制器的輸入引腳與對應的功率監(jiān)測模塊各輸出端連接，其一部分輸出端與繼電模塊相關電路連接，另一部分輸出端與逆變模塊中的IGBT驅(qū)動電路連接；繼電模塊接收來自主控制器的控制信號，根據(jù)電網(wǎng)需求情況，主控制器控制繼電模塊工作，控制風力發(fā)電機組的切換狀態(tài)，主控制器通過對風力發(fā)電機的輸出功率的監(jiān) 控，調(diào)用給定的工作子程序，啟動繼電模塊，決定風カ發(fā)電機的電能進入逆變模塊進行逆變或者進入降壓儲能模塊進行儲能。所述的主控制器采用DSP控制器TMS320F2812為核心，可以實現(xiàn)反饋信號的處理和A/D轉(zhuǎn)換、DC/DC變換器和PWM逆變器控制脈沖的產(chǎn)生、系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)視和控制、故障保護和存儲、485通訊等功能。如圖2所示，為本實用新型的逆變模塊電路圖，風電機組產(chǎn)生的電能先經(jīng)過模塊中的直流濾波器抑制高頻信號干擾，由電解電容儲能來保持直流電壓的穩(wěn)定，三相全橋逆變單元將直流電轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同頻、同相位的交流電，經(jīng)過LC濾波器濾波產(chǎn)生正弦交流電，再經(jīng)過隔離變壓器進行電氣隔離后，將電能送至輸電系統(tǒng)。所述的逆變器采用了型號為BSM300GB60DLC的IGBT功率模塊單元，同時還采用了低頻高效的隔離變壓器。逆變器的控制原理如圖3所示，TMS320F2812主控將參考電壓Vref與風カ發(fā)電機組實際輸出電壓V。。相比較后，誤差經(jīng)PI調(diào)節(jié)得到電流指令1%再與正弦波形相乘得到正弦指令IMf，しf與實際輸出的電流相比較后，誤差經(jīng)P調(diào)節(jié)后得到的值(物理意義上就相當于逆變器輸出側(cè)電感上產(chǎn)生的電壓)與網(wǎng)壓Vac;(t)相加得到的波形與三角波比較，便產(chǎn)生了 6路PWM波控制逆變器開關管的通斷，這樣就實現(xiàn)了其輸出電壓基本工作在VMf附近，系統(tǒng)輸出正弦電流波形幅值為r。如圖5所示，為本實用新型控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)方框圖，包括步驟SOI、S02和S03。當系統(tǒng)處于SOl時，控制系統(tǒng)上電，待DSP主控初始化后，主控將輸出ロ置于高電平，此時繼電模塊的開關狀態(tài)為風力發(fā)電機組的電能輸入到降壓儲能模塊，SOl執(zhí)行完畢。進入步驟S02，啟動功率監(jiān)測模塊實時監(jiān)測電網(wǎng)狀況和各風カ發(fā)電機的輸出功率，此時系統(tǒng)會根據(jù)電網(wǎng)需求調(diào)用內(nèi)部子程序計算出最優(yōu)的發(fā)電機組功率分配方案并驅(qū)動繼電模塊切換開關狀態(tài)，使部分風カ發(fā)電機所輸電能進入逆變模塊，其具體驅(qū)動原理如圖4所示，S02執(zhí)行完畢。進入步驟S03，此時系統(tǒng)將根據(jù)從電網(wǎng)采樣來的信號實時監(jiān)測電網(wǎng)的相頻特性，按條件發(fā)出脈沖信號驅(qū)動IGBT功率模塊，實現(xiàn)對風電機組所輸電能的逆變后送至輸電系統(tǒng)，其具體驅(qū)動原理如圖3所示。綜上所述，本實用新型在實現(xiàn)對風カ發(fā)電機組輸出電能高效率逆變以便并網(wǎng)的同 時，還可以根據(jù)電網(wǎng)需求智能調(diào)控并網(wǎng)功率，將剩余電能加以儲存，而不是以傳統(tǒng)的方式加以卸荷。以低成本實現(xiàn)了對中小型風カ發(fā)電機組輸出能量利用轉(zhuǎn)化率的提高。
權利要求1.一種風電用智能控電裝置，其特征在于包括功率檢測模塊、主控制器、繼電模塊、降壓儲能模塊和逆變模塊，所述的主控器的輸入端與功率監(jiān)測模塊連接，輸出端與繼電模塊和逆變模塊連接，所述的功率監(jiān)測模塊和繼電模塊的輸入端分別與風電機組連接，繼電模塊的輸出端與逆變模塊和降壓儲能模塊的輸入端連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的風電用智能控電裝置，其特征在于所述的功率監(jiān)測模塊由電流采樣單元、電壓比較器和三極管組成。
3.根據(jù)權利要求I所述的風電用智能控電裝置，其特征在于所述的繼電模塊由非門、光電耦合器、功率放大電路以及大功率雙刀雙擲開關依次連接組成。
4.根據(jù)權利要求I所述的風電用智能控電裝置，其特征在于所述的逆變模塊由直流濾波器、IGBT功率模塊、隔離變壓器和交流濾波器依次連接組成。
5.根據(jù)權利要求I所述的風電用智能控電裝置，其特征在于所述的主控制器采用DSP控制器TMS320F2812作為控制核心。
6.根據(jù)權利要求I所述的風電用智能控電裝置，其特征在于所述的降壓儲能模塊中的電池組為鈉硫蓄電池。
專利摘要本實用新型公開了一種風電用智能控電裝置。它包括功率檢測模塊、主控制器、繼電模塊、降壓儲能模塊和逆變模塊，所述的主控器的輸入端與功率監(jiān)測模塊連接，輸出端與繼電模塊和逆變模塊連接，所述的功率監(jiān)測模塊和繼電模塊的輸入端分別與風電機組連接，繼電模塊的輸出端與逆變模塊和降壓儲能模塊的輸入端連接。本實用新型在實現(xiàn)對風力發(fā)電機組輸出電能高效率逆變以便并網(wǎng)的同時，還可以根據(jù)電網(wǎng)需求智能調(diào)控并網(wǎng)功率，將剩余電能加以儲存，而不是以傳統(tǒng)的方式加以卸荷。以低成本實現(xiàn)了對中小型風力發(fā)電機組輸出能量利用轉(zhuǎn)化率的提高。
文檔編號H02M7/5387GK202405801SQ20112056015
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權日2011年12月29日
發(fā)明者文毅斌, 王君, 王玉林, 王鵬 申請人:湖南省西點電力設備有限責任公司