CN104701884A - 风力发电机整流系统 - Google Patents

风力发电机整流系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104701884A
CN104701884A CN201510137326.3A CN201510137326A CN104701884A CN 104701884 A CN104701884 A CN 104701884A CN 201510137326 A CN201510137326 A CN 201510137326A CN 104701884 A CN104701884 A CN 104701884A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wind
rectifying device
driven generator
cold
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510137326.3A
Other languages
English (en)
Inventor
张元敏
郭利辉
罗书克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xuchang University
Original Assignee
Xuchang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xuchang University filed Critical Xuchang University
Priority to CN201510137326.3A priority Critical patent/CN104701884A/zh
Publication of CN104701884A publication Critical patent/CN104701884A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/20—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil wherein the cooling medium vaporises within the machine casing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明一种风力发电整流系统，该系统包括：风轮；风力发电机，其与风轮连接；整流装置，其通过断路器与风力发电机连接；补偿交流电源，其通过连接器与整流装置连接；数字直接控制器，其连接于风力发电机和整流装置之间，其中，通过断开断路器或连接器，并在数字直接控制器的控制下实现两种交流电源的输入。该系统既可应用风力发电机，又可应用补偿电源。而且，该系统具有不同交流电源输入的自适应功能，输出的整流电压、电流调节范围宽，能够实现宽电压、宽频率范围内的移相控制量计算和触发脉冲调制。另外，由于系统的控制、保护单元集成于数字直接控制器中，因此该系统具备空间小、模块化和集成化高的特点。

Description

风力发电机整流系统
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机整流系统。
背景技术
风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。
然而风力发电仍然存在输出的整流电流范围窄，且现有的风力发电系统结构复杂，成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是一种整流电流范围宽、结构简单的风力发电系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种风力发电整流系统,所述系统包括：
风轮；
风力发电机，其与所述风轮连接；
整流装置，其通过断路器与所述风力发电机连接；
补偿交流电源，其通过连接器与所述整流装置连接；
数字直接控制器，其连接于所述风力发电机和所述整流装置之间，
其中，通过断开所述断路器或所述连接器，并在所述数字直接控制器的控制下实现两种交流电源的输入。
其中，在断开所述断路器的第一模式下，所述数字直接控制器采集所述补偿电源的交流电压和频率，根据所述整流装置的设定输出电压、所述交流电压和频率来计算移相控制量，并对所述移相控制量进行调制得到触发脉冲以发送给所述整流装置；
所述数字直接控制器实时检测所述整流装置的输出端的直流电压，通过将所述直流电压与所述设定输出电压进行比较，来调整所述整流装置的移相控制量。
其中，在断开所述连接器的第二模式下，所述数字直接控制器采样所述风力发电机的转速信号，根据所述转速信号和所述风力发电机的输出电压的对应关系，初步计算得到所述整流装置的输入电压和频率；
所述数字直接控制器同步采集所述整流装置的输入端的同步电压和频率；
所述数字直接控制器通过将初步计算得到的输入电压和频率、与同步电压和频率进行比较得到所述整流装置的最终的输入电压和频率；
所述数字直接控制器根据所述整流装置的设定输出电压、最终的输入电压和频率计算移相控制量，并对所述移相控制量进行调制得到触发脉冲以发送给所述整流装置；
所述数字直接控制器实时检测所述整流装置的输出端的直流电压，通过将所述直流电压与所述设定输出电压进行比较，来调整所述风力发电机的转速，进而调节所述整流装置的移相控制量。
其中，还包括：
冷却系统，其与所述风力发电机、所述整流装置和所述数字直接控制器连接，所述冷却系统用于对所述风力发电机和所述整流装置进行散热冷却，并将自身的信号反馈给所述数字直接控制器。
其中，所述数字直接控制器检测所述风力发电机、所述整流装置和所述冷却系统的保护信号；
所述数字直接控制器按照优先级别将接收到的所述保护信号发送至外部的上级控制系统，
其中，所述保护信号至少包括以下两种级别信号：一级保护信号包括所述风力发电机的转速过高信号、所述整流装置保护信号、同步电压丢失信号和上级控制系统失灵信号；
二级保护信号包括冷却流体压过低信号、冷却流体温过高信号、发电机轴承温度过高信号和绕组温度过高信号；
所述系统还包括短路保护电路，其设置在所述整流装置的输入端，所述短路保护电路根据所述整流装置保护信号来对所述整流装置进行保护。
其中，所述冷却系统包括：用于对风力发电机运转过程中进行冷却的风冷却系统，用于对冷量进行存储和释放的蓄放冷系统，用于对所述蓄放冷系统提供冷量的制冷系统；所述风冷却系统连接于风力发电机，所述蓄放冷系统分别于所述风冷却系统以及所述制冷系统相连接；
所述蓄放冷系统包括：蓄冷罐、调节阀门和空调箱，所述调节阀门设置于所述蓄冷罐以及所述空调箱之间的通道上；
在所述蓄放冷系统进行蓄冷的过程中，所述调节阀门关闭所述蓄冷罐与所述空调箱之间的通道，将所述制冷系统所提供的冷量存储于所述蓄冷罐中；在所述蓄放冷系统进行放冷的过程中，所述调节阀门开启所述蓄冷罐与所述空调箱之间的通道，将所述蓄冷罐中所存储的冷量通过所述空调箱对风力发电机进行冷却。
其中，所述蓄放冷系统中还包括用于承载并传递冷量的载冷剂，所述载冷剂为水或乙二醇溶液；所述调节阀门为三通调节阀；所述风冷却系统中设置有风力调节阀，用于根据风力发电机的散热量对冷却风的大小进行调节；所述风冷却系统通过所述空调箱获得所述蓄放冷系统所释放出的冷量，进而对风力发电机进行冷却。
其中，所述制冷系统包括：用于对制冷剂蒸汽进行压缩处理以形成压缩蒸汽的压缩机，用于对所述压缩机生成的压缩蒸汽进行冷凝处理以形成高压制冷剂的冷凝器，用于对所述冷凝器生成的高压制冷剂进行节流降压处理以转变为低压制冷剂的节流器，以及用于对所述节流器形成的低压制冷剂进行吸热汽化的蒸发器；其中所述压缩机、冷凝器以及蒸发器顺序相连接，所述节流器分别与所述压缩机以及所述蒸发器相连接；所述制冷系统中的制冷剂为氟利昂或氨。
其中，还包括：用于对所述制冷系统所产生的热量进行排放的排热系统；所述排热系统与所述制冷系统相连接。
其中，所述排热系统包括：用于将从所述冷凝器中获取的热量进行排放的排热器，以及对所述排热系统中的循环介质提供动力的冷却泵；所述排热系统在排热过程中，所述冷却泵对所述排热系统中的所述循环介质提供循环动力，所述循环介质获取所述冷凝器产生的热量，并经由所述排热器对所获取的热量进行排放；所述排热系统为液体冷却系统，所述循环介质为冷却液。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
本发明提出一种风力发电机整流系统，该系统既可应用风力发电机，又可应用补偿电源。而且，该系统具有不同交流电源输入的自适应功能，输出的整流电压、电流调节范围宽，能够实现宽电压、宽频率范围内的移相控制量计算和触发脉冲调制。另外，由于系统的控制、保护单元集成于数字直接控制器中，因此该系统具备空间小、模块化和集成化高的特点。
附图说明
图1为根据本发明实施例的风力发电机整流系统的结构示意图；
图2 是图1 所示永磁同步发电整流系统中数字直接控制器的结构示意图。
图3是本发明实施例的风力发电机整流系统中的冷却系统中的系统架构图；
图4是图3所示的冷却系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1 是根据本发明实施例的风力发电机整流系统的结构示意图。下面参考图1 来详细说明系统的各个组成结构和功能。
如图1 所示，本发明实施例的风力发电整流系统主要包括：风轮10、风力发电机( 简称发电机)11、补偿交流电源( 简称补偿电源)12、整流装置13 和数字直接控制器14。空气流动带动风轮10旋转。发电机11 通过高速联接轴与风轮10 连接，发电机11 优选采用六相双Y 型移30°绕组结构的风力发电机，且频率为322.5Hz。整流装置13 经由断路器16 通过电缆与发电机11 连接，整流装置13 采用两组三相全控整流桥并联结构。另外，整流装置13 还包括对应每组三相全控整流桥设置的电流传感器BC1、BC2 以及设置在输出端的电压传感器BV。补偿交流电源12 通过连接器与整流装置13 连接，优选地，连接器为集成于整流装置13 的快速连接接头，通过接头能够实现快速插拔以断开补偿交流电源12 和整流装置13 的连接，补偿交流电源12 采用电网动力电源，频率为50Hz。数字直接控制器14 与发电机11 和整流装置13 连接，数字直接控制器14 为集成终端控制器。在本实施例中，能够通过断开断路器16 或连接器，并在数字直接控制器14 的控制下实现两种交流电源的输入。
另外，系统还包括冷却系统15，冷却系统15 与发电机11、整流装置13 和数字直接控制器14，冷却系统15 可以为纯水冷却系统。冷却系统15 用于对发电机11 和整流器13 进行散热冷却，并通过例如温度/ 压力传感器等装置将自身的信号反馈给数字直接控制器14。从上述结构可以看出，本发明实施例通过将发电机11 和补偿电源12 分别与整流器13 连接，并通过数字直接控制器14 的控制，能够实现关于整流装置13 的双电源供电模式。
图2 是图1 所示永磁同步发电整流系统中数字直接控制器的结构示意图。下面参考图2 来说明数字直接控制器14 的各个组成结构和功能。
如图2 所示，数字直接控制器14 主要包括：CPU 单元140、以及分别与CPU 单元140连接的格雷码信号采集单元141、数字量输入单元142、A/D 处理单元143、数字量输出单元144 和脉冲输出单元145。数字直接控制器14 还包括分别与A/D 处理单元143 连接的CAN 通讯单元146、温度检测单元147、模拟量采集单元148 和电压、频率自检单元149。
其中，格雷码信号采集单元141 采集由外部发电机转子信号绝对值编码器编码得到的发电机11 的转速信号。数字量输入单元142 接收整流装置保护信号。CAN 通讯单元146接收外部的上级控制系统的信号。温度检测单元147 检测发电机11 的轴承和绕组的温度。模拟量采集单元148 采集冷却系统15 的水压和温度、以及整流装置13 的电流传感器BC1、BC2所检测的直流电流和电压传感器BV 检测的直流电压。电压、频率自检单元149 用来同步采集发电机11 输出端的同步电压和频率( 可以理解为整流装置13 输入端的同步电压和频率)。A/D 处理单元143 用于将接收到的来自CAN 通讯单元146、温度检测单元147、模拟量采集单元148 和电压、频率自检单元149 的模拟信号转换成数字信号发送给CPU 单元140。
另外，上述的格雷码信号采集单元141、数字量输入单元142、CAN 通讯单元146、温度检测单元147、模拟量采集单元148 和电压、频率自检单元149 作为检测风力发电机11、整流装置13 和冷却系统15 的保护信号的保护信号检测装置。
CPU 单元140 按照优先级别将接收到的保护信号上传至外部的上级控制系统中，实现风力发电机11 和整流装置13 的协同保护。其中，保护信号至少包括以下两种级别信号：一级保护信号( 优先级最高) 包括发电机转子转速过高信号、整流装置保护信号、上级控制系统失灵信号和同步电压丢失信号；二级输入信号( 优先级次之) 包括冷却流体压过低信号、冷却流体温过高信号、发电机轴承温度过高信号和绕组温度过高信号。进而，系统还包括短路保护电路，短路保护电路集成在整流装置13 的输入端，其根据数字量输出单元144输出的整流装置保护信号来对整流装置13 进行保护。
另外，数字直接控制器14 还包括备用通讯单元，如图中所示的485 通讯单元。现场控制器14 还包括电源处理单元，用于对外部的控制电源进行处理。
下面详细说明在不同模式下系统是如何控制不同直流输出。
在第一模式下，即在补偿电源12 和整流装置13 共同运行的模式下，将与风力发电机11 相连的断路器16 断开。
数字直接控制器14 采集补偿电源12 的交流电压和频率。数字直接控制器14 中的CPU 单元140 根据整流装置13 的设定输出电压、采集的交流电压和频率计算出移相控制量，并对移相控制量进行调制得到触发脉冲，设定输出电压可由外部的上级控制系统来设定。脉冲输出单元145 将触发脉冲输出给整流装置13 的硅堆整流元件( 快速晶闸管单元) 中。在此过程中，模拟量采集单元148 采集整流装置13 的电流传感器BC1、BC2 和电压传感器BV 检测到的直流电流和直流电压，A/D 处理器143 将检测到的直流电压和直流电流转化为数字量，CPU 单元140 将转化后的直流电压与设定输出电压进行比较来调节整流装置13 的移相控制量，进而保持输出电压的稳定。CPU 单元140 还通过将对应设定输出电压的设定输出电流与检测到的整流装置13 的两条支路直流电流进行比较，实现两条支路的电流精细控制，调节输出直流功率。
并且，在第一模式中，数字直接控制器14 的CPU 单元140 按照优先级别将接收到的保护信号分级上传到上级控制系统中，实现风力发电机11 和整流装置13 的协同保护。在第二模式下，即在风轮10、风力发电机11 和整流装置13 共同运行的模式下，将补偿电源12 与整流装置13 之间的快速连接接头拔掉以断开二者之间的电缆。现场控制器14 的格雷码信号采集单元141 采集由外部发电机转子信号绝对值编码器编码得到的发电机11 的转速信号，CPU 单元140 根据转速信号和风力发电机11 的输出电压之间的对应关系，初步计算得出整流装置13 输入端的输入电压和频率。电压、频率自检单元149 同步采集整流装置13 的输入端的同步电压和频率。CPU 单元140 通过将初步计算得到的输入电压和频率、与同步采样得的同步电压和频率进行比较得到整流装置13 的最终的输入电压和频率。
CPU 单元140 根据整流装置13 的设定输出电压、最终的输入电压和频率计算出移相控制量，并对移相控制量进行调制得到触发脉冲，设定输出电压可由外部的上级控制系统来设定。脉冲输出单元145 将脉冲触发输出到整流装置13 的硅堆整流元件中。而且，模拟量采集单元148 采集整流装置13 的电流传感器BC1、BC2 和电压传感器BV 检测到的直流电流和直流电压，A/D 处理单元143 将采集到的直流电压和直流电流转换成数字量，CPU 单元140将转换后的直流电压与设定输出电压进行比较来调整发电机11 转速进而调节整流装置13 的移相控制量，保持输出电压的稳定。CPU 单元140 还将对应设定输出电压的设定电流与两条支路的直流电流进行比较，实现对两条支路的电流进行精细控制，调节输出直流功率。
并且，在模式下，数字直接控制器14CPU 单元140 按照优先级别将接收到的保护信号分级上传到上级控制系统中，实现风力发电机11 和整流装置13 的协同保护。
参见图3和图4，该系统中的冷却系统15 包括风冷却系统152、蓄放冷系统153、制冷系统154 以及排热系统155。风冷却系统152 用于在风力发电机11 进行运转的过程中，对该风力发电机产生的热量进行风冷却。制冷系统154 用于在电网负荷较低的低谷电时间段进行制冷，并将所产生的冷量传递给蓄放冷系统153。蓄放冷系统153 用于存储从制冷系统154 中获得的冷量，并且在电网负荷较高的峰电时间段内将所存储的冷量释放给风冷却系统152，配合风冷却系统152 以更好地实现对风力发电机进行冷却。排热系统155 用于排放制冷系统154 在制冷过程中所产生的热量。
在本实施例中，风冷却系统152 与风力发电机11 相连接，蓄放冷系统153 分别与风冷却系统152 以及制冷系统154 相连接，排热系统155 连接于制冷系统154。
请参见图，在本实施例中，风力发电机冷却系统由风冷却系统、蓄放冷系统、制冷系统以及排热系统组成。
风冷却系统152包括风力调节阀1521 以及附属的连接通道。风冷却系统能够在风力发电机11 的运转过程中对其保持持续的冷却风提供，以对风力发电机1 1进行风冷却，风力调节阀1521 能够根据风力发电机11 在运转时所产生的热量对冷却风的大小进行调节；风冷却系统152还能够利用蓄放冷系统所传递的冷量对风力发电机11 进行更好的冷却。
制冷系统154由压缩机1541、冷凝器1542、节流器1543、蒸发器1544 以及附属的连接通道构成。其中，压缩机1541、冷凝器1542 以及蒸发器1544 顺序相连接，节流器1544 分别与压缩机1541 以及蒸发器1544 相连接。压缩机1541 用于对来自于蒸发器1544 所提供的制冷剂蒸汽进行压缩处理生成高温高压的压缩蒸汽，并将该压缩蒸汽导出至冷凝器1542 中。冷凝器1542 用于对压缩机1541 所提供的压缩蒸汽进行冷凝处理以生成高压制冷剂，并将该高压制冷剂导出至节流器1543 中；节流器1543 用于对冷凝器1542 所提供的高压制冷剂进行节流降压处理使其转变成低压制冷剂，并将该低压制冷剂导出至蒸发器1544 中；蒸发器1544 在对节流器1543 所提供的低压制冷剂进行汽化处理的过程中能够吸收大量的热量，进而实现对蓄放冷系统的冷量提供。最后蒸发器1544 转变的制冷剂蒸汽将进入压缩机1541 中，实现制冷系统的循环。
在本实施例中，压缩机1541、冷凝器1542、节流器1543 以及蒸发器1544 之间的连接通道为铜质管道，制冷剂可以在该连接通道内进行流动，压缩机1541 所压缩的制冷剂蒸汽一般为氟利昂或氨。
排热系统155由排热器1551、冷却泵1552、附属的连接通道以及在连接通道内部的循环冷却介质构成。在本实施例中，当循环冷却介质经过冷凝器1542 的时候，能够获取冷凝器1542 在压缩蒸汽的过程中所产生的热量，并将所获得的热量通过排热器1551 进行排放，冷却泵1552 用于对循环冷却介质提供循环的动力，以保持排热系统的正常运行。
进一步地，该排热系统为液体冷却系统，该循环冷却介质为冷却液（具体为水）。该排热系统附属的连接通道为镀锌管道，冷却液将从冷凝器1542 中所获得的热量通过排热器向大气进行排放。
蓄放冷系统153由蓄冷罐1531、调节阀门1532、空调箱1533、内部循环的载冷剂以及附属的连接通道构成，其中，调节阀门1532 设置于蓄冷罐1531 以及空调箱1533 之间的通道上。进一步地，该蓄放冷系统还包括有蓄冷泵1534、冷冻泵1535、蓄冷罐入口阀1536、蓄冷罐出口阀1537、空调箱入口阀1538、空调箱出口阀1539a 以及蒸发器入口阀1539b。该蓄放冷系统能够对制冷系统中所提供的冷量进行存储，并且能够对所存储的冷量进行释放，配合风冷却系统以实现对风力发电机11的冷却。
进一步地，该调节阀门1532 具体为三通调节阀，在该蓄放冷系统内部循环的载冷剂具体可以为水或乙二醇溶液，蓄冷泵1534 以及冷冻泵均用于对载冷剂提供运转的动力。
在蓄放冷系统进行蓄冷的过程中，通过调节阀门1532 关闭蓄冷罐1531 与空调箱1533 之间的通道，关闭冷冻泵1535、空调箱入口阀1538 以及空调箱出口阀1539a，并保持蓄冷罐出口阀1537、蓄罐入口阀1536以及蒸发器入口阀1539b 的开启。载冷剂将从制冷系统所获取的冷量经过蓄冷罐入口阀1536进入到蓄冷罐1531 中进行存储，并在冷量存储完成后经由蓄冷罐出口阀1537 以及蒸发器入口阀1539b 进入到蒸发器1544 中以循环获得制冷系统所提供的冷量。当蓄放冷系统蓄冷完成时，关闭蓄冷罐入口阀1536、蓄冷罐出口阀1537 以及蒸发器入口阀1539b，此时将不再进行蓄冷，完成蓄冷过程。
在蓄放冷系统进行放冷的过程中，通过调节阀门1532 开启蓄冷罐1531 与空调箱1533 之间的通道，关闭蒸发器入口阀1539b，并保持蓄冷罐出口阀1537、蓄冷罐入口阀1536、空调箱入口阀1538以及空调箱出口阀1539a 开启。载有蓄冷罐1531 中所存储冷量的载冷剂从蓄冷罐出口阀1537 流出，经过空调箱入口阀1538 进入到空调箱1533 中进行能量转换，并在能量转换完成后通过空调箱出口阀1539a 以及蓄冷罐入口阀1536进入到蓄冷罐1531 中获取冷量以实现对冷量的持续释放。当蓄放冷系统放冷完成时，关闭蓄冷罐出口阀1537、蓄冷罐入口阀1536、空调箱入口阀1538 以及空调箱出口阀1539a，此时将不再进行放冷，完成放冷循环。
进一步地，在蓄放冷系统进行放冷的过程中，该空调箱1533 能够实现蓄放冷系统中的载冷剂与风冷却系统的冷却风之间进行相互的冷量交换，结合风力调节阀1521 以实现对风力发电机1 1冷却量的可控调节。
进一步地，在蓄放冷系统进行蓄冷的过程中，为了保证机组的安全，应当顺序开启排热系统、蓄放冷系统以及制冷系统。
冷却系统的工作原理为：风冷却系统能够在风力发电机运转的时候持续对其提供冷却风以进行冷却。在电网负荷较低的低谷电时间段，蓄放冷系统将制冷系统所制备的冷量进行存储，利用排热系统对制冷系统中所产生的热量进行排放。在电网负荷较高的峰电时间段，蓄放冷系统可以将其存储的冷量进行释放，所释放的冷量可以配合风冷却系统用来更好地实现对风力发电机进行冷却。其中蓄放冷系统所释放的冷量以及风冷却系统所提供的冷却风可以根据风力发电机在运转时所产生的热量进行可控的调节。
该风力发电机冷却系统，采用蓄冷技术的应用，通过在电网负荷较低的低谷电时间段产生冷量并且将产生的冷量进行存储，并在电网负荷较高的峰电时间段，根据风力发电机所产生的热量情况释放所存储的冷量对风力发电机进行冷却。能够降低对电网的影响，并且实现对风力发电机提供的冷量进行可控调节的目的。
综上，本发明实施例提出一种风力发电机整流系统，系统既可应用风力发电机，又可应用补偿电源。而且，该系统具有不同频率交流电源输入的自适应功能，输出的整流电压、电流调节范围宽，能够实现宽电压、宽频率范围内的移相控制量计算和触发脉冲调制。另外，由于系统的控制、保护单元集成于数字直接控制器中，因此该系统具备空间小、模块化和集成化高的特点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风力发电整流系统,其特征在于，所述系统包括：
风轮；
风力发电机，其与所述风轮连接；
整流装置，其通过断路器与所述风力发电机连接；
补偿交流电源，其通过连接器与所述整流装置连接；
数字直接控制器，其连接于所述风力发电机和所述整流装置之间，
其中，通过断开所述断路器或所述连接器，并在所述数字直接控制器的控制下实现两种交流电源的输入。
2.根据权利要求1 所述的风力发电整流系统，其特征在于，在断开所述断路器的第一模式下，所述数字直接控制器采集所述补偿电源的交流电压和频率，根据所述整流装置的设定输出电压、所述交流电压和频率来计算移相控制量，并对所述移相控制量进行调制得到触发脉冲以发送给所述整流装置；
所述数字直接控制器实时检测所述整流装置的输出端的直流电压，通过将所述直流电压与所述设定输出电压进行比较，来调整所述整流装置的移相控制量。
3.根据权利要求1 或2 所述的风力发电整流系统，其特征在于，在断开所述连接器的第二模式下，所述数字直接控制器采样所述风力发电机的转速信号，根据所述转速信号和所述风力发电机的输出电压的对应关系，初步计算得到所述整流装置的输入电压和频率；
所述数字直接控制器同步采集所述整流装置的输入端的同步电压和频率；
所述数字直接控制器通过将初步计算得到的输入电压和频率、与同步电压和频率进行比较得到所述整流装置的最终的输入电压和频率；
所述数字直接控制器根据所述整流装置的设定输出电压、最终的输入电压和频率计算移相控制量，并对所述移相控制量进行调制得到触发脉冲以发送给所述整流装置；
所述数字直接控制器实时检测所述整流装置的输出端的直流电压，通过将所述直流电压与所述设定输出电压进行比较，来调整所述风力发电机的转速，进而调节所述整流装置的移相控制量。
4.根据权利要求1 所述的风力发电整流系统，其特征在于，还包括：
冷却系统，其与所述风力发电机、所述整流装置和所述数字直接控制器连接，所述冷却系统用于对所述风力发电机和所述整流装置进行散热冷却，并将自身的信号反馈给所述数字直接控制器。
5.根据权利要求4 所述的风力发电整流系统，其特征在于，所述数字直接控制器检测所述风力发电机、所述整流装置和所述冷却系统的保护信号；
所述数字直接控制器按照优先级别将接收到的所述保护信号发送至外部的上级控制系统，
其中，所述保护信号至少包括以下两种级别信号：一级保护信号包括所述风力发电机的转速过高信号、所述整流装置保护信号、同步电压丢失信号和上级控制系统失灵信号；
二级保护信号包括冷却流体压过低信号、冷却流体温过高信号、发电机轴承温度过高信号和绕组温度过高信号；
所述系统还包括短路保护电路，其设置在所述整流装置的输入端，所述短路保护电路根据所述整流装置保护信号来对所述整流装置进行保护。
6.根据权利要求5所述的风力发电整流系统，其特征在于，所述冷却系统包括：用于对风力发电机运转过程中进行冷却的风冷却系统，用于对冷量进行存储和释放的蓄放冷系统，用于对所述蓄放冷系统提供冷量的制冷系统；所述风冷却系统连接于风力发电机，所述蓄放冷系统分别于所述风冷却系统以及所述制冷系统相连接；
所述蓄放冷系统包括：蓄冷罐、调节阀门和空调箱，所述调节阀门设置于所述蓄冷罐以及所述空调箱之间的通道上；
在所述蓄放冷系统进行蓄冷的过程中，所述调节阀门关闭所述蓄冷罐与所述空调箱之间的通道，将所述制冷系统所提供的冷量存储于所述蓄冷罐中；在所述蓄放冷系统进行放冷的过程中，所述调节阀门开启所述蓄冷罐与所述空调箱之间的通道，将所述蓄冷罐中所存储的冷量通过所述空调箱对风力发电机进行冷却。
7.根据权利要求6所述的风力发电整流系统，其特征在于，所述蓄放冷系统中还包括用于承载并传递冷量的载冷剂，所述载冷剂为水或乙二醇溶液；所述调节阀门为三通调节阀；所述风冷却系统中设置有风力调节阀，用于根据风力发电机的散热量对冷却风的大小进行调节；所述风冷却系统通过所述空调箱获得所述蓄放冷系统所释放出的冷量，进而对风力发电机进行冷却。
8.根据权利要求7所述的风力发电整流系统，其特征在于，所述制冷系统包括：用于对制冷剂蒸汽进行压缩处理以形成压缩蒸汽的压缩机，用于对所述压缩机生成的压缩蒸汽进行冷凝处理以形成高压制冷剂的冷凝器，用于对所述冷凝器生成的高压制冷剂进行节流降压处理以转变为低压制冷剂的节流器，以及用于对所述节流器形成的低压制冷剂进行吸热汽化的蒸发器；其中所述压缩机、冷凝器以及蒸发器顺序相连接，所述节流器分别与所述压缩机以及所述蒸发器相连接；所述制冷系统中的制冷剂为氟利昂或氨。
9.根据权利要求8所述的风力发电整流系统，其特征在于，还包括：用于对所述制冷系统所产生的热量进行排放的排热系统；所述排热系统与所述制冷系统相连接。
10.根据权利要求8 所述的风力发电机冷却系统，其特征在于，所述排热系统包括：用于将从所述冷凝器中获取的热量进行排放的排热器，以及对所述排热系统中的循环介质提供动力的冷却泵；所述排热系统在排热过程中，所述冷却泵对所述排热系统中的所述循环介质提供循环动力，所述循环介质获取所述冷凝器产生的热量，并经由所述排热器对所获取的热量进行排放；所述排热系统为液体冷却系统，所述循环介质为冷却液。
CN201510137326.3A 2015-03-27 2015-03-27 风力发电机整流系统 Pending CN104701884A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510137326.3A CN104701884A (zh) 2015-03-27 2015-03-27 风力发电机整流系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510137326.3A CN104701884A (zh) 2015-03-27 2015-03-27 风力发电机整流系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104701884A true CN104701884A (zh) 2015-06-10

Family

ID=53348754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510137326.3A Pending CN104701884A (zh) 2015-03-27 2015-03-27 风力发电机整流系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104701884A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107947242A (zh) * 2017-12-22 2018-04-20 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的发电输电系统和风力发电机组

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030000236A1 (en) * 2001-06-08 2003-01-02 Thermo King Corporation Alternator/inverter refrigeration unit
CN201075729Y (zh) * 2007-08-03 2008-06-18 浙江省能源研究所 一种太阳能光伏发电与市电互补装置
CN101677188A (zh) * 2008-09-19 2010-03-24 上海万德风力发电股份有限公司 与电网互联式风光互补发电系统
CN101917059A (zh) * 2010-08-19 2010-12-15 谢明中 一种风能和太阳能配套市电互补的电梯电源系统
CN201991697U (zh) * 2010-12-29 2011-09-28 上海金泰德胜电机有限公司 城市风能发电系统
CN202696490U (zh) * 2012-01-18 2013-01-23 洛阳升华感应加热有限公司 三相全控整流感应加热电源的相序自适应触发电路
CN203218964U (zh) * 2013-04-26 2013-09-25 安徽盛泰电源科技有限责任公司 带市电互补的新能源路灯系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030000236A1 (en) * 2001-06-08 2003-01-02 Thermo King Corporation Alternator/inverter refrigeration unit
CN201075729Y (zh) * 2007-08-03 2008-06-18 浙江省能源研究所 一种太阳能光伏发电与市电互补装置
CN101677188A (zh) * 2008-09-19 2010-03-24 上海万德风力发电股份有限公司 与电网互联式风光互补发电系统
CN101917059A (zh) * 2010-08-19 2010-12-15 谢明中 一种风能和太阳能配套市电互补的电梯电源系统
CN201991697U (zh) * 2010-12-29 2011-09-28 上海金泰德胜电机有限公司 城市风能发电系统
CN202696490U (zh) * 2012-01-18 2013-01-23 洛阳升华感应加热有限公司 三相全控整流感应加热电源的相序自适应触发电路
CN203218964U (zh) * 2013-04-26 2013-09-25 安徽盛泰电源科技有限责任公司 带市电互补的新能源路灯系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107947242A (zh) * 2017-12-22 2018-04-20 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的发电输电系统和风力发电机组

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107532510B (zh) 压缩空气储能发电方法及压缩空气储能发电装置
JP6343587B2 (ja) 圧縮空気貯蔵発電方法及び圧縮空気貯蔵発電装置
WO2016181841A1 (ja) 圧縮空気貯蔵発電装置及び圧縮空気貯蔵発電方法
CN104836254B (zh) 一种电网黑启动系统和光伏电站参与电网黑启动的方法
Zhang et al. Thermodynamic analysis of energy conversion and transfer in hybrid system consisting of wind turbine and advanced adiabatic compressed air energy storage
US20170205103A1 (en) Thermal hydraulic heat pump for hvac
WO2020153896A1 (en) Method and system for storing electrical energy in the form of heat and producing a power output using said heat
CN107820534A (zh) 储能的改进
WO2018181005A1 (ja) 圧縮空気貯蔵発電装置
CN101710789A (zh) 兆瓦级永磁直驱式风力发电变流器及控制方法
WO2018181007A1 (ja) 圧縮空気貯蔵発電装置
CN103023407B (zh) 风力发电系统
JP2005245105A (ja) ガスエンジン発電設備
US20210262707A1 (en) Heat of compression energy recovery system using a high speed generator converter system
CN109962496A (zh) 一种基于高压直流输电的海上风电场集成拓扑设计方法
Abo-Khalil et al. Loss minimization control for doubly-fed induction generators in variable speed wind turbines
CN104701884A (zh) 风力发电机整流系统
CN109386307B (zh) 一种压缩空气储能系统的释能发电装置及方法
Kumar et al. A Review on the operation of grid integrated doubly fed induction generator
US20110278859A1 (en) Cooling heat generating equipment
CN202732237U (zh) 风电场汽液两相储能功率补偿系统
CN103670942A (zh) 风电场汽液两相储能功率补偿系统
Haruni et al. Control strategy of a stand-alone variable speed wind turbine with integrated energy storage system using NPC converter
Yao et al. Dual-mode MPPT Algorithm of Natural Gas Differential Pressure Power Generation System
CN116131471A (zh) 绝热压缩空气储能发电系统及其发电-调相切换控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150610