CN102594239B - 一种开关磁阻风力发电机的励磁控制装置 - Google Patents

一种开关磁阻风力发电机的励磁控制装置 Download PDF

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Abstract

一种开关磁阻风力发电机的励磁控制装置，包括：依次电连接的信号采集部件、励磁控制部件以及功率变换输出部件，信号采集部件用于采集模拟信号，并将该模拟信号输入励磁控制部件；其中，该模拟信号至少包括励磁电流，励磁电压，发电机转速，同步脉冲信号，发电并网电流和并网电压以及风速；励磁控制部件用于将该模拟信号转换成数字信号，并且结合励磁控制算法进行运算后输出励磁控制量至功率变换输出部件；功率变化输出部件用于接收励磁控制量并对开关磁阻发电机进行励磁控制，使开关磁阻发电机在最佳叶尖速比λ下运行，并且风力机的风能利用系数Cp保持最大值不变，从而保证开关磁阻风力发电机输出最大功率。

Description

一种开关磁阻风力发电机的励磁控制装置
技术领域
本发明涉及风力发电机领域，具体涉及一种开关磁阻风力发电机的励磁控制装置。
背景技术
在风力发电机领域，开关磁阻风力发电机主要由风力机和开关磁阻发电机组成。在开关磁阻风力发电机的运行过程中，如何确保开关磁阻风力发电机保持最大功率输出一直是本领域不断研究的热点。
发明内容
本发明提供一种开关磁阻风力发电机的励磁控制装置，用于对开关磁阻发电机进行励磁控制，使开关磁阻发电机在最佳叶尖速比λ下运行，从而使风力机的风能利用系数Cp保持最大值不变，保证开关磁阻风力发电机输出最大功率。
一种开关磁阻风力发电机的励磁控制装置，包括：
依次电连接的信号采集部件、励磁控制部件以及功率变换输出部件；
所述信号采集部件用于采集模拟信号并将所述模拟信号输入所述励磁控制部件；其中，模拟信号至少包括励磁电流，励磁电压，发电机转速，同步脉冲信号，发电并网电流和并网电压以及风速；
所述励磁控制部件用于将所述模拟信号转换成数字信号，并结合励磁控制算法进行运算后输出励磁控制量至所述功率变换输出部件；
所述功率变化输出部件用于接收所述励磁控制量并对开关磁阻发电机进行励磁控制，以使开关磁阻发电机在最佳叶尖速比λ下运行，保证风力机的风能利用系数Cp保持最大值不变。
一个实施例中，所述功率变化输出部件由励磁变压器以及电连接所述励磁变压器的可控硅整流桥电路构成，所述励磁控制量即是可控硅整流桥电路的可控硅触发角α，所述可控硅整流桥电路用于根据所述可控硅触发角α的大小控制所述励磁变压器输出的开关磁阻发电机的励磁电流的大小，以使所述开关磁阻发电机在最佳叶尖速比λ下运行，保证风力机的风能利用系数Cp保持最大值不变。
一个实施例中，所述励磁控制部件至少由模/数转换模块以及电连接所述模/数转换模块的DSP励磁控制器组成，所述模/数转换模块用于将所述模拟信号转换成数字信号并输入所述DSP励磁控制器；所述DSP励磁控制器用于接收所述数字信号，并结合励磁控制算法进行运算后输出励磁控制量至所述功率变换输出部件。
一个实施例中，所述励磁控制部件还包括电连接所述DSP励磁控制器的开关量输入输出接口模块。
本发明提供的开关磁阻风力发电机的励磁控制装置可以对开关磁阻发电机进行励磁控制，使开关磁阻发电机在最佳叶尖速比λ下运行，从而使风力机的风能利用系数Cp保持最大值不变，保证开关磁阻风力发电机输出最大功率，提高了风力机的运行效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种开关磁阻风力发电机的励磁控制装置结构示意图；
图2是本发明提供的另一种开关磁阻风力发电机的励磁控制装置结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种开关磁阻风力发电机的励磁控制装置，能够对开关磁阻发电机进行励磁控制，使开关磁阻发电机在最佳叶尖速比λ下运行，从而使风力机的风能利用系数Cp保持最大值不变，保证开关磁阻风力发电机输出最大功率。
请参阅图1，图1是本发明提供的一种开关磁阻风力发电机的励磁控制装置结构示意图。如图1所示，该开关磁阻风力发电机的励磁控制装置包括：
依次电连接的信号采集部件101、励磁控制部件102以及功率变换输出部件103；所述信号采集部件101用于采集模拟信号并将所述模拟信号输入所述励磁控制部件；其中，模拟信号至少包括励磁电流，励磁电压，发电机转速，同步脉冲信号，发电并网电流和并网电压以及风速；所述励磁控制部件102用于将所述模拟信号转换成数字信号，并结合励磁控制算法进行运算后输出励磁控制量至所述功率变换输出部件；所述功率变化输出部件103用于接收所述励磁控制量并对开关磁阻发电机进行励磁控制，以使开关磁阻发电机在最佳叶尖速比λ下运行，保证风力机的风能利用系数Cp保持最大值不变。
一个实施例中，如图2所示，所述功率变化输出部件103由励磁变压器1031以及电连接所述励磁变压器1031的可控硅整流桥电路1032构成，所述励磁控制量即是可控硅整流桥电路的可控硅触发角α，所述可控硅整流桥电路1302用于根据所述可控硅触发角α的大小控制所述励磁变压器1031输出的开关磁阻发电机的励磁电流的大小，以使所述开关磁阻发电机在最佳叶尖速比λ下运行，保证风力机的风能利用系数Cp保持最大值不变。
一个实施例中，如图2所示，所述励磁控制部件102至少由模/数转换模块1021以及电连接所述模/数转换模块1021的DSP励磁控制器1022组成，所述模/数转换模块1021用于将所述模拟信号转换成数字信号并输入所述DSP励磁控制器1022；所述DSP励磁控制器1022用于接收所述数字信号，并结合励磁控制算法进行运算后输出励磁控制量至所述功率变换输出部件103。
一个实施例中，如图2所示，所述励磁控制部件102还包括电连接所述DSP励磁控制器1022的开关量输入输出接口模块1023。
本发明提供的开关磁阻风力发电机的励磁控制装置可以在不同风速下控制开关磁阻发电机的励磁电流大小，从而可以控制开关磁阻发电机的转速，使开关磁阻发电机在最佳叶尖速比下运行，从而保证了风力机的风能利用系数Cp保持最大值不变，确保了开关磁阻风力发电机的最大功率输出。
其中，叶尖速比λ表示叶尖线速度与风速V的比值，其中，n表示风力机转速，R表示风力机风轮半径。根据风轮的性能曲线，在风速V不大的风况即V≤17m/s时，开关磁阻风力发电机运行过程中需捕捉转速n和风速V，并计算得到叶尖速比λ。在大风即V＞17m/s时，开关磁阻风力发电机需避开最佳叶尖速比区域，使输出功率和载荷不致过大，只需进行转速控制，此时根据发电机安全转速给定值实行转速闭环PID控制，确保发电机在安全转速区域内运行。当风速V＞22m/s时，启动强励磁控制和点动刹车制动，如果5分钟内仍不能使发电机回到安全转速则启动刹车对风轮制动。
本发明提供的开关磁阻风力发电机的励磁控制装置可以对开关磁阻发电机进行励磁控制，使开关磁阻发电机在最佳叶尖速比λ下运行，从而使风力机的风能利用系数Cp保持最大值不变，保证开关磁阻风力发电机输出最大功率，提高了风力机的运行效率。
以上对本发明提供的开关磁阻风力发电机的励磁控制装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种开关磁阻风力发电机的励磁控制装置，其特征在于，包括：
依次电连接的信号采集部件、励磁控制部件以及功率变换输出部件；
所述信号采集部件用于采集模拟信号并将所述模拟信号输入所述励磁控制部件；其中，模拟信号至少包括励磁电流，励磁电压，发电机转速，同步脉冲信号，发电并网电流和并网电压以及风速；
所述励磁控制部件用于将所述模拟信号转换成数字信号，并结合励磁控制算法进行运算后输出励磁控制量至所述功率变换输出部件；
所述功率变化输出部件用于接收所述励磁控制量并对开关磁阻发电机进行励磁控制，以使开关磁阻发电机在最佳叶尖速比λ下运行，保证风力机的风能利用系数Cp保持最大值不变，其中，叶尖速比λ表示叶尖线速度与风速V的比值，其中，n表示风力机转速，R表示风力机风轮半径；
其中，所述功率变化输出部件由励磁变压器以及电连接所述励磁变压器的可控硅整流桥电路构成，所述励磁控制量即是可控硅整流桥电路的可控硅触发角α，所述可控硅整流桥电路用于根据所述可控硅触发角α的大小控制所述励磁变压器输出的开关磁阻发电机的励磁电流的大小，以使所述开关磁阻发电机在最佳叶尖速比λ下运行，保证风力机的风能利用系数Cp保持最大值不变；
其中，所述励磁控制部件至少由模/数转换模块以及电连接所述模/数转换模块的DSP励磁控制器组成，所述模/数转换模块用于将所述模拟信号转换成数字信号并输入所述DSP励磁控制器；所述DSP励磁控制器用于接收所述数字信号，并结合励磁控制算法进行运算后输出励磁控制量至所述功率变换输出部件。
2.根据权利要求1所述的励磁控制装置，其特征在于，所述励磁控制部件还包括电连接所述DSP励磁控制器的开关量输入输出接口模块。
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