專利名稱：電磁減速限壓型600w風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)電系統(tǒng)，特別是涉及一種電磁減速限壓型600W風(fēng)光互 補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
如圖1，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比，風(fēng)速越高轉(zhuǎn)速越快，而且 風(fēng)力機(jī)的輸出電壓是與風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比的，轉(zhuǎn)速越快，則電壓越高。
由于常規(guī)的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不能及時(shí)準(zhǔn)確的控制，造成風(fēng)力發(fā)電機(jī) 輸出電壓變化幅度很大，有時(shí)會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出允許的電壓范圍。而且在蓄電池發(fā)生 過充電時(shí)，工作中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)也無法調(diào)整工作狀態(tài)，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的可靠性 和安全性。有的系統(tǒng)增加直流泄荷負(fù)載進(jìn)行電壓控制， 一方面這種消極泄放時(shí)， 風(fēng)力發(fā)電機(jī)仍在高速運(yùn)行，影響安全性和壽命。另一方面泄荷器是一個(gè)熱源， 造成了新的不安全因素。
小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)為追求價(jià)格便宜，加工方便，絕大多數(shù)功率小于500W的 機(jī)型均采用被動式風(fēng)輪偏側(cè)調(diào)速方式。即當(dāng)風(fēng)速達(dá)到預(yù)定值時(shí)，受風(fēng)壓驅(qū)動， 風(fēng)輪迎風(fēng)而開始偏離風(fēng)向，風(fēng)輪減速，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到停機(jī)風(fēng)速時(shí)，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)到與 風(fēng)向平行的方向，使風(fēng)輪停止轉(zhuǎn)動，達(dá)到保護(hù)目的。這種偏離風(fēng)向的調(diào)速方式， 調(diào)速速度慢，調(diào)速范圍不精確，且受風(fēng)向變化影響大。
例如輸出充電電壓額定值為42V (DC)，蓄電池組電壓為36V (DC) 的500W的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為400r/min。
但在實(shí)際運(yùn)行中，由于風(fēng)速增速快于風(fēng)輪偏側(cè)調(diào)速，所以在調(diào)速過程中， 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)值可達(dá)到600r/min以上，甚至達(dá)到700r/min，遠(yuǎn)高于額定轉(zhuǎn)速 權(quán)r/min。
因此，造成發(fā)電機(jī)輸出電壓超出50V (DC)，瞬時(shí)可達(dá)80V (DC)。如 果蓄電池脫離系統(tǒng)，如虛接或蓄電池失效，空載電壓一般都在80V (DC)以上， 瞬時(shí)值可達(dá)到150V (DC)。這時(shí)系統(tǒng)中的控制器、逆變器均會因輸入電壓超壓而損壞。 另外，當(dāng)蓄電池已經(jīng)充滿時(shí)，如果仍然有風(fēng)速較高的風(fēng)，這時(shí)發(fā)電機(jī)仍將 對蓄電池充電。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)只隨風(fēng)速而調(diào)速，并不與蓄電池是否過充電相關(guān)聯(lián)。 所以很容易發(fā)生蓄電池過充電現(xiàn)象，損壞蓄電池或影響其壽命。
現(xiàn)在為防止過充電，許多小系統(tǒng)增加了直流泄荷負(fù)載，由控制器根據(jù)蓄電 池電壓狀態(tài)來調(diào)控泄荷器工作狀態(tài)。這種方式雖然有效果，但一方面風(fēng)機(jī)仍在 高速運(yùn)轉(zhuǎn)，繼續(xù)充電也會影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)的壽命和安全；另一方面泄荷器是一 個(gè)直流負(fù)載，是一個(gè)熱源，造成了用戶新的不安全因素，不是一個(gè)良好的作法。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷 而提供一種電磁減速限壓型600W風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)電磁減速限壓型 600W風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括至少一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)、至少一個(gè)太陽能發(fā)電組
件、智能控制器、蓄電池，以及與交流負(fù)載連接的逆變器，所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī) 整流后與太陽能發(fā)電組件并聯(lián)，并通過智能控制器與蓄電池及逆變器連接，其 特征在于，還包括電磁渦流減速器，該減速器同軸設(shè)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的軸 上，并通過一開關(guān)電路與智能控制器連接。
當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超速或蓄電池電壓超過限定值時(shí)，智能控制器發(fā)出指 令，導(dǎo)通開關(guān)電路，電磁渦流減速器工作，風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流回饋給磁渦 流減速器，對電磁鐵勵(lì)磁，形成渦流，渦流的反力矩使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪減速 或停機(jī)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)超速時(shí)自動減速，或蓄電池發(fā)生過充電時(shí)自動限壓，使風(fēng)力 機(jī)不論在何種情況下，其發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和蓄電池電壓始終不會超過設(shè)定值。
所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)上安裝有電壓傳感器及風(fēng)速傳感器，上述傳感器均與智 能控制器連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型在原有發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一套電磁渦 流減速器，通過智能控制器的自動控制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)超速或蓄電池發(fā)生過充電時(shí) 減速或停機(jī)，使風(fēng)力機(jī)不論在何種情況下，其發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和蓄電池電壓始終不 會超過設(shè)定值，使其始終處于安全、可靠的工作狀態(tài)，在不增加成本的前提下，實(shí)現(xiàn)小型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的技術(shù)升級。
圖1為現(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
如圖2所示，電磁減速限壓型600W風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括至少一臺風(fēng) 力發(fā)電機(jī)l、至少一個(gè)太陽能發(fā)電組件2、智能控制器3、蓄電池4，以及與交 流負(fù)載6連接的逆變器5，所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)1整流后與太陽能發(fā)電組件2并 聯(lián)，并通過智能控制器3與蓄電池4及逆變器5連接，還包括電磁渦流減速器 7，該減速器7同軸設(shè)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)1的轉(zhuǎn)子的軸上，并通過一開關(guān)電路與智 能控制器3連接；當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)l轉(zhuǎn)速超速或蓄電池電壓超過限定值時(shí)，智能 控制器3發(fā)出指令，導(dǎo)通開關(guān)電路，電磁渦流減速器7工作，風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生 的電流回饋給磁渦流減速器7，對電磁鐵勵(lì)磁，形成渦流，渦流的反力矩使風(fēng) 力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪減速或停機(jī)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)超速時(shí)自動減速，或蓄電池發(fā)生過充電 時(shí)自動限壓，使風(fēng)力機(jī)不論在何種情況下，其發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和蓄電池電壓始終不 會超過設(shè)定值。
所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)上安裝有電壓傳感器及風(fēng)速傳感器，上述傳感器均與智 能控制器連接。
由于風(fēng)力機(jī)的輸出電壓是與風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比的關(guān)系。因而當(dāng)風(fēng)機(jī)超速 時(shí)，風(fēng)力機(jī)的輸出電壓就會超過設(shè)定電壓。
在風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上安裝同軸的電磁渦流減速器，在風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速超速時(shí)， 電磁渦流減速器開始工作，風(fēng)力機(jī)軸上被加入一個(gè)反向電磁力矩，能使風(fēng)機(jī)減 速，當(dāng)反向電磁力矩足夠大時(shí)，還能使風(fēng)力機(jī)停機(jī)。
因而不需直流泄荷器等，就可完全使風(fēng)力機(jī)的輸出電壓不超出限定電壓 值，從而對系統(tǒng)進(jìn)行可靠保護(hù)。
電磁渦流減速器由六只電磁線圈構(gòu)成，并通過一個(gè)開關(guān)控制電路與智能控制器相連接。電磁渦流減速器采用轉(zhuǎn)子極靴用低碳鋼制造，用不銹鋼作端環(huán)， 不導(dǎo)磁而導(dǎo)電形成渦流體系，對永磁轉(zhuǎn)子既有保護(hù)去磁的作用同時(shí)又形成一個(gè) 籠式渦流轉(zhuǎn)子。
當(dāng)六只電磁線圈中通入電流時(shí)，就會產(chǎn)生一個(gè)阻止轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的反向磁場， 使發(fā)電機(jī)軸子的速度下降，當(dāng)此反向力矩足夠大時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)將停止轉(zhuǎn)動。
本系統(tǒng)由單片機(jī)制成智能型控制器。風(fēng)力機(jī)上安裝有風(fēng)速傳感器及電壓傳 感器，并與智能型控制器相連接，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超速或蓄電池電壓超過限定值 時(shí)，由智能控制器發(fā)出指令，開關(guān)電路導(dǎo)通，風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流回饋給電 磁渦流減速器，對電磁鐵勵(lì)磁，使渦流盤形成渦流，渦流的反力矩使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速 下降或停機(jī)，從而起到減速限壓作用。
本實(shí)用新型可有效調(diào)控發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，甚至停車。并采用PWM脈寬調(diào)制 方式調(diào)整電磁渦流減速器的磁場強(qiáng)度，適度給以制動力矩，因而風(fēng)機(jī)輸出電壓 也得到有效控制，即使在蓄電池脫載時(shí)，空載電壓也不會超過限定值。
我們利用輸出電壓和風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速作為信號來源，將風(fēng)力發(fā)電機(jī) 產(chǎn)生的電流回遺對電磁鐵勵(lì)磁渦流盤形成渦流，渦流的反力矩使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速下 降，從而起到穩(wěn)速穩(wěn)壓作用，使發(fā)電機(jī)部分的價(jià)格一點(diǎn)也沒有上升，卻省去了 泄荷器。
電磁調(diào)速是無接觸式調(diào)速，無磨損、長壽命、高可靠。而省掉直流泄荷器 這種熱源，更提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。
通過風(fēng)輪偏側(cè)與電磁調(diào)速相結(jié)合的方式，使額定轉(zhuǎn)速400r/min的500W風(fēng) 力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速嚴(yán)格控制在520r/min范圍以內(nèi)，不論在何種風(fēng)速下，均不發(fā)生 超速現(xiàn)象。
實(shí)測表明風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速瞬態(tài)、常態(tài)均可靠控制在510r/min以內(nèi)。達(dá)到了 穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的目標(biāo)。
由于風(fēng)是不停的變化，我們對電磁回遺電流采用PWM的脈寬調(diào)制方法調(diào) 整電磁場強(qiáng)度。適度的給以制動力矩。使整個(gè)過程連續(xù)穩(wěn)定，從儀表上看不到 參數(shù)抖動狀態(tài)。電壓穩(wěn)定在42伏到43.9伏。
解決超速之后，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出充電電壓的變化范圍控制在1/4以內(nèi)。 發(fā)電機(jī)額定充電電壓為42V (DC)，最高充電電壓應(yīng)不超過43.9V(DC)，空載電壓有效值不超過45V(DC)。本實(shí)用新型實(shí)測證實(shí)，最高充電電壓43.8V(DC)， 最高空載電壓為45V (DC)，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定電壓的目的。
電磁調(diào)速過程平穩(wěn)連續(xù)，無抖動。實(shí)現(xiàn)了由智能控制器對小型風(fēng)力發(fā)電機(jī) 運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行減速限壓。大大提高了機(jī)組運(yùn)行的平穩(wěn)性、安全性和可靠性。
另外由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)了減速限壓，可以大大降低小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、 小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的故障率，顯著提高可靠性和安全性。將會促進(jìn)小型風(fēng) 力、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的壯大和發(fā)展，具有巨大的社會效益。
本實(shí)用新型采用FD2.5 — 0.5/8型500W風(fēng)力發(fā)電機(jī)、100Wp太陽電池組件、 600W單相逆變器。
權(quán)利要求1.電磁減速限壓型600W風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括至少一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)、至少一個(gè)太陽能發(fā)電組件、智能控制器、蓄電池，以及與交流負(fù)載連接的逆變器，所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)整流后與太陽能發(fā)電組件并聯(lián)，并通過智能控制器與蓄電池及逆變器連接，其特征在于，還包括電磁渦流減速器，該減速器同軸設(shè)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的軸上，并通過一開關(guān)電路與智能控制器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁減速限壓型600W風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特 征在于，所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)上安裝有電壓傳感器及風(fēng)速傳感器，上述傳感器均 與智能控制器連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電磁減速限壓型600W風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，在原有發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了電磁渦流減速器，該減速器同軸設(shè)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的軸上，并通過一開關(guān)電路與智能控制器連接。本實(shí)用新型在原有發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一套電磁渦流減速器，通過智能控制器的自動控制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)超速或蓄電池發(fā)生過充電時(shí)減速，使風(fēng)力機(jī)不論在何種情況下，其發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速始終不會超過設(shè)定值，使其始終處于安全、可靠的工作狀態(tài)。
文檔編號H02J7/00GK201129270SQ200720077200
公開日2008年10月8日 申請日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
發(fā)明者賈大江 申請人:上海萬德風(fēng)力發(fā)電股份有限公司