專利名稱：一種適用于低風速啟動持續(xù)運轉風力發(fā)電機的控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于風力發(fā)電機上的控制器，具體的說是涉及一種用于可在 較低風速下啟動后長時間持續(xù)工作的風力發(fā)電機上的控制器。
技術背景隨著經濟的飛速發(fā)展，確保電能的供應已經成為了保證國計民生的一項重要舉 措，相應的，對煤、油等資源的消耗量也在日益加大。由于煤、油等資源屬于不可再生的地下 資源，因此，我國在有自然條件的地區(qū)，已經大規(guī)模的開展了風力發(fā)電。但是，這種替代能源 雖然能夠減少煤、油等資源的消耗，然而在實施時往往又受到自然條件的限制，而導致替代 能源的利用效率不高。具體的說，現(xiàn)有的風力發(fā)電機在風量小時，不能起動；或者是在起動 后由于達不到額定值，能量不能回收，而使得風能的利用率不足30%。針對此情況，技術人 員研發(fā)了一種可在較低風速下啟動后工作的風電互補發(fā)電機，具有可在風量較小時啟動的 特點，并且可達到較高的風能利用效率。但是現(xiàn)有的風力發(fā)電機控制器不能實現(xiàn)對這種風 力互補發(fā)電機的控制，因此需要研發(fā)新的控制器
實用新型內容
為了解決現(xiàn)有的風力發(fā)電機控制器不能適用于一種可在低風速下啟動持續(xù)運轉 風力發(fā)電機進行控制的問題，本實用新型提供了一種專門用于該種發(fā)電機上的控制器。具 有控制準確的特點，可使風力發(fā)電機具有穩(wěn)定的轉速。本實用新型的技術方案是該種適用于低風速啟動持續(xù)運轉風力發(fā)電機的控制 器，包括分別接受風力發(fā)電機電壓和電流的電壓傳感器和電流傳感器，其特征在于在所述 控制器中，還包括一個電動機控制單元以及一個電磁離合器控制單元；所述電動機控制單元由速度設定信號輸入端、電壓傳感器信號輸入端、能夠輸出 電動機控制信號的變步器執(zhí)行元件以及兩個L358運算放大器組成，其中，所述兩個L358運 算放大器組成閉環(huán)比較電路，此比較電路的兩個比較信號輸入端經過比較電路電阻分別連 接至所述速度設定信號輸入端和電壓傳感器信號輸入端，此比較電路的輸出端連接至所述 變步器執(zhí)行元件的驅動信號輸入端，由所述變步器執(zhí)行元件輸出電動機控制信號。所述電磁離合器控制單元由電流設定信號輸入端、電流傳感器信號輸入端、能夠 輸出電磁離合器控制信號的電磁離合器執(zhí)行元件模塊以及兩個L358運算放大器組成，其 中，所述兩個L358運算放大器組成閉環(huán)比較電路，此比較電路的兩個比較信號輸入端經過 比較電路電阻分別連接至所述電流設定信號輸入端和電流傳感器信號輸入端，此比較電路 的輸出端連接至所述電磁離合器執(zhí)行元件模塊的驅動信號輸入端，由所述電磁離合器執(zhí)行 元件模塊輸出電磁離合器控制信號。所述電壓傳感器信號輸入端和電流傳感器信號輸入端分別連接至所述接受風力 發(fā)電機電壓和電流的電壓傳感器和電流傳感器上。本實用新型具有如下有益效果該種控制器采用閉環(huán)控制，通過電流傳感器給電磁離合器提供采樣信號，從而控制電磁離合器的大小，控制力矩的變化，使風力發(fā)電機轉速 穩(wěn)定；同時，通過電壓傳感器給電動機控制單元提供采樣信號，從而控制電動機的轉速，使 之達到需要的功率，使其達到滿足風力發(fā)電機運轉的穩(wěn)定轉速。因此，本種用于風力發(fā)電 機的控制器具有控制準確的特點，可使這種低風速啟動持續(xù)運轉風力發(fā)電機具有穩(wěn)定的轉 速。

圖1是本實用新型中所涉及的風力發(fā)電機的結構示意圖。圖2是本實用新型中所述的用于風力發(fā)電機控制器的組成示意圖。圖3是本實用新型中所述電磁離合器控制單元的電氣原理圖。圖4是本實用新型中所述電動機控制單元的電氣原理圖。圖 中1-發(fā)電機定子，2-電動機定子，3-發(fā)電機機蓋，4-發(fā)電機電磁離合器，5-發(fā) 電機二級機蓋，6-發(fā)電機制動器，7-發(fā)電機軸，8-發(fā)電機離合器磁極，9-電動機轉子，10-發(fā) 電機轉子。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明為更好的理解本實用新型，首先介紹一下本實用新型所應用的適用于低風速啟動 持續(xù)運轉風力發(fā)電機。該發(fā)電機結構如圖1所示，包括風力發(fā)電機外殼體、風力發(fā)電機定子 1、風力發(fā)電機轉子10、風力發(fā)電機軸7以及風力發(fā)電機機蓋3等常規(guī)結構，其獨特之處在 于在所述風力發(fā)電機外殼體內，與所述風力發(fā)電機轉子10和風力發(fā)電機定子1同軸固定 一個電動機轉子9以及一個電動機定子2。這樣由發(fā)電機定子和發(fā)電機轉子組成發(fā)電系統(tǒng)， 由電動機定子和電動機轉子組成電動部分。在風力達不到額定速度時由電動機補充動力達 到額定轉速。當然，這個電動機定子可以裝在電機機殼內內發(fā)電部分的左邊或右邊，而相應 的，電動機轉子隨之裝在發(fā)電機的軸上，位于發(fā)電機轉子的左邊或右邊。此外，所述風力發(fā)電機軸7伸出風力發(fā)電機機蓋3外，在該軸上固定帶有離合器磁 極8的發(fā)電機電磁離合器4，所述發(fā)電機電磁離合器4封閉安裝于風力發(fā)電機二級機蓋5和 風力發(fā)電機機蓋3之間。這樣就可以由發(fā)電機電磁離合器以及發(fā)電機離合器磁極對發(fā)電機 的轉速進行無接觸力矩調整，達到穩(wěn)速運動。圖2所示為用于上述風力發(fā)電機的控制器的組成示意圖。如圖所示，該種用于風 力發(fā)電機的控制器，包括分別接受風力發(fā)電機電壓和電流的電壓傳感器和電流傳感器，以 及一個電動機控制單元以及一個電磁離合器控制單元。其中，所述電動機控制單元的組成如圖4所示，由速度設定信號輸入端、電壓傳感 器信號輸入端、能夠輸出電動機控制信號的變步器執(zhí)行元件以及兩個L358運算放大器組 成。其中，所述兩個L358運算放大器組成閉環(huán)比較電路，此比較電路的兩個比較信號輸入 端經過比較電路電阻分別連接至所述速度設定信號輸入端和電壓傳感器信號輸入端，此比 較電路的輸出端連接至所述變步器執(zhí)行元件的驅動信號輸入端，由所述變步器執(zhí)行元件輸 出電動機控制信號。所述電磁離合器控制單元的組成如圖3所示，由電流設定信號輸入端、電流傳感器信號輸入端、能夠輸出電磁離合器控制信號的電磁離合器執(zhí)行元件模塊以及兩個L358 運算放大器組成，其中，所述兩個L358運算放大器組成閉環(huán)比較電路，此比較電路的兩個 比較信號輸入端經過比較電路電阻分別連接至所述電流設定信號輸入端和電流傳感器信 號輸入端，此比較電路的輸出端連接至所述電磁離合器執(zhí)行元件模塊的驅動信號輸入端， 由所述電磁離合器執(zhí)行元件模塊輸出電磁離合器控制信號；所述電壓傳感器信號輸入端和電流傳感器信號輸入端分別連接至所述接受風力 發(fā)電機電壓和電流的電壓傳感器和電流傳感器上。使用本實用新型進行控制時，電磁離合器控制單元通過電流傳感器得到電流信 號，通過帶有電阻R1、R2、R3的流壓模塊轉換成0-5V電壓信號送給L358集成電路塊，通兩 個L358集成電路塊組成閉環(huán)比較電路控制電磁離合器，從而控制發(fā)電機轉速，達到發(fā)電機 發(fā)出的功率額定。而所述電動機控制單元通過電壓傳感器得到電壓信號，同樣也是通過兩 個L358組成閉環(huán)比較電路，控制電機轉速，使風力發(fā)電機達到設計轉速。應用本實用新型控制所述風力發(fā)電機后，當風力小的時候，由電動機部分，帶動發(fā) 電機運行，使之達到額定的轉速，回收微風、小風的電能。當風力大的時候，電動機變?yōu)榘l(fā)電 機，增大發(fā)電機的容量，使發(fā)電機在額定的轉速下工作。經過大量實驗證明，此種發(fā)電機的 容量在風大時可增加30%的功率，在風量小時以全部回收風能，比其它發(fā)電機效率高35% 左右。此外，由于采用發(fā)電機電磁離合器以及發(fā)電機離合器磁極的結構，通過電磁離合器進 行速度控制，使轉速更穩(wěn)定，在颶風的時候能夠平穩(wěn)的發(fā)電。
權利要求一種適用于低風速啟動持續(xù)運轉風力發(fā)電機的控制器，包括分別接受風力發(fā)電機電壓和電流的電壓傳感器和電流傳感器，其特征在于在所述控制器中，還包括一個電動機控制單元以及一個電磁離合器控制單元；所述電動機控制單元由速度設定信號輸入端、電壓傳感器信號輸入端、能夠輸出電動機控制信號的變步器執(zhí)行元件以及兩個L358運算放大器組成，其中，所述兩個L358運算放大器組成閉環(huán)比較電路，此比較電路的兩個比較信號輸入端經過比較電路電阻分別連接至所述速度設定信號輸入端和電壓傳感器信號輸入端，此比較電路的輸出端連接至所述變步器執(zhí)行元件的驅動信號輸入端，由所述變步器執(zhí)行元件輸出電動機控制信號；所述電磁離合器控制單元由電流設定信號輸入端、電流傳感器信號輸入端、能夠輸出電磁離合器控制信號的電磁離合器執(zhí)行元件模塊以及兩個L358運算放大器組成，其中，所述兩個L358運算放大器組成閉環(huán)比較電路，此比較電路的兩個比較信號輸入端經過比較電路電阻分別連接至所述電流設定信號輸入端和電流傳感器信號輸入端，此比較電路的輸出端連接至所述電磁離合器執(zhí)行元件模塊的驅動信號輸入端，由所述電磁離合器執(zhí)行元件模塊輸出電磁離合器控制信號；所述電壓傳感器信號輸入端和電流傳感器信號輸入端分別連接至所述接受風力發(fā)電機電壓和電流的電壓傳感器和電流傳感器上。
專利摘要一種適用于低風速啟動持續(xù)運轉風力發(fā)電機的控制器。主要解決現(xiàn)有的風力發(fā)電機控制器不能用于該種風力發(fā)電機上的問題。其特征在于在控制器中，包括一個電動機控制單元以及一個電磁離合器控制單元；電動機控制單元由速度設定信號輸入端、電壓傳感器信號輸入端、變步器執(zhí)行元件以及兩個L358運算放大器組成，電磁離合器控制單元由電流設定信號輸入端、電流傳感器信號輸入端、能夠輸出電磁離合器控制信號的電磁離合器執(zhí)行元件模塊以及兩個L358運算放大器組成，電壓傳感器信號輸入端和電流傳感器信號輸入端分別連接至接受風力發(fā)電機電壓和電流的電壓傳感器和電流傳感器上。具有控制準確的特點，可使風力發(fā)電機具有穩(wěn)定的轉速。
文檔編號H02P9/00GK201623681SQ20102010298
公開日2010年11月3日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權日2010年1月28日
發(fā)明者于修海 申請人:大慶九方石油儀器設備有限公司