CN108134440A - 一种大功率风力发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大功率风力发电设备，所述发电设备包括：发电机组，所述发电机组用以将风能转换为可利用的电能；大功率转换模块，所述大功率转换模块电连接于所述发电机组并用以完成电能的变换；数据采集模块，所述数据采集模块电连接于所述大功率转换模块并完成对电流电压信号的采集；储能电池，所述储能电池电连接于所述大功率转换模块并完成对电能的储存；单片机，所述单片机电连接于数据采集模块并用以控制发电设备的功率输出。通过对所述发电设备中模块的不同设计和结构优化，使得在运用所述风力发电设备发电过程中，大大提高了发电设备的发电功率，通过大功率发电设备对风能向电能的转换，大大提高了发电机组的发电效率。

Description

一种大功率风力发电设备
技术领域
本发明属于电力转换技术领域，具体涉及一种大功率风力发电设备。
背景技术
随着化石能源的大规模应用，许多行业面临因污染环境而被关停的风险，对于因利用化石能源造成的空气污染，许多发电厂开始将目光面向可再生的低污染的能源，例如太阳能、风能等。利用风力发电是发电厂重要应用领域，小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机、充电器、数字逆变器以及发电控制器组成。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。
在发电控制的部件中，目前利用有整流桥和斩波电路的风力发电装备，风力发电机整流后如果电压低于电池电压，就会将电压升高才能进行充电，当输入电压过高的时候，就会将电压降下来给电池充电，由于整流桥和斩波电路的特点，整流桥、开关管和二极管随着功率的增大，发热量会很大，因此限制了发电过程中发电设备功率的提升。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种大功率风力发电设备，所述发电设备解决了传统发电过程中发电功率受限，发电效率较低的问题。
为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现的：
本发明所述大功率风力发电设备，包括：
发电机组，所述发电机组用以将风能转换为可利用的电能；
大功率转换模块，所述大功率转换模块电连接于所述发电机组并用以完成电能的变换；
数据采集模块，所述数据采集模块电连接于所述大功率转换模块并完成对电流电压信号的采集；
储能电池，所述储能电池电连接于所述大功率转换模块并完成对电能的储存；
单片机，所述单片机电连接于数据采集模块并用以控制发电设备的功率输出。
进一步的，所述大功率转换模块由整流桥电路、Sepic斩波电路并联而成。
进一步的，所述整流桥电路由三个单项整流桥并联构成，用以将交流电变换为直流电。
进一步的，所述Sepic斩波电路包括若干并联的MOS场效应晶体管组成的开关组件。
进一步的，所述Sepic斩波电路中用以稳压和隔离的为两个并联的二极管构成的二极管组件。
进一步的，所述Sepic斩波电路中包括串联于所述二极管组件的电容组件，所述电容组件用以电流纹波的吸收。
进一步的，所述电容组件为两个电解电容并联而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种大功率风力发电设备，经过发电设备各部件的结构优化，使得在运用所述风力发电设备发电过程中，大大提高了发电设备的发电功率，在电能变换过程中，所述整流桥电路、Sepic斩波电路采用了多个支路并联的方式，降低了发电过程中的热量，从而避免了发电过程中发电设备的功率限制，通过高功率发电设备对电压的变换，大大提高了发电机组的发电效率。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明提供的大功率风力发电设备的整体结构框图；
图2是本发明提供的整流桥电路的电路示意图；
图3是本发明提供的Sepic斩波电路的电路示意图。
图中：
1-发电机组； 2-大功率转换模块； 21-单相整流桥；
22-开关组件； 23-二极管组件； 24-电容组件；
3-数据采集模块； 4-单片机； 5-储能电池。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明所述的大功率风力发电设备的整体结构框图，从图中可以看出，所述发电设备包括：发电机组1，所述发电机组1用以将风能转换为可利用的电能；大功率转换模块2，所述大功率转换模块2电连接于发电机组1并用以完成电能的变换；数据采集模块3，所述数据采集模块3电连接于大功率转换模块2并完成对电流电压信号的采集；储能电池5，所述储能电池5电连接于大功率转换模块2并完成对电能的储存；单片机4，所述单片机4电连接于数据采集模块3并用以控制发电设备的功率输出。通过单片机4控制发电机组1的发电功率，调节大功率转换模块2能够完成对较大功率的电能转换，进而通过储能电池5将发电设备产生的电能进行储存。
为便于电能的变换，优选地，大功率转换模块2由整流桥电路、Sepic斩波电路并联而成。Sepic斩波电路是一种允许输出电压大于、小于或者等于输入电压的DCDC变换器。输出电压由主控开关(三极管或MOS管)的占空比控制。其中，整流桥电路用以将发电机组1中的交流电变换为直流电，由于风力发电中是将电能储存在电池内的，因此，需要通过整流桥电路较佳的解决交流电转变为直流电的问题，为便于整流桥电路的输出电压都能维持恒定不变，即输出一个恒定的直流电压进入储能电池5，通过并联Sepic斩波电路较佳的达到控制输出电压的大小。
为避免发电设备在整流过程中出现发电设备发热明显，实现大功率的整流需要，优选地，所述整流桥电路由三个单项整流桥并联构成，用以将交流电变换为直流电。其中，通过并联多个单相整流桥21，即使在整流过程中功率较大，但经过并联的分流作用，使得各个支路单相整流桥21电流较小，实现较大功率的整流效果，且大大降低了发电设备的发热。优选地，所述Sepic斩波电路包括若干并联的MOS场效应晶体管组成的开关组件22，同样为避免在大功率转换过程中的Sepic斩波电路产生的热量较大，可以将多个MOS场效应晶体管并联，通过MOS场效应晶体管组成的开关组件22控制电压输出占空比，达到对电压大小的合理控制。
优选地，所述Sepic斩波电路中用以稳压和隔离的为两个并联的二极管构成的二极管组件23。当开关组件22处于导通状态时，在Sepic斩波电路中,由于并联的两个二极管的稳压和隔离作用，Sepic斩波电路中的两个电感处于充电储能状态，当开关组件22处于关闭状态时，大功率转换模块2开始向储能电池5充电，即达到发电设备中电力储存运行的效果。其中，所述Sepic斩波电路中包括串联于二极管组件23的电容组件24，所述电容组件24用以电流纹波的吸收。为保证在发电过程中电容组件24的发热量也相应的降低，进一步提高发电的功率，优选地，所述电容组件24为两个电解电容并联而成，通过电解电容极大的降低了发电过程中的电流纹波。
本发明所述大功率风力发电设备的其它结构参见现有技术，在此不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种大功率风力发电设备，其特征在于，所述发电设备包括：
发电机组，所述发电机组用以将风能转换为可利用的电能；
大功率转换模块，所述大功率转换模块电连接于所述发电机组并用以完成电能的变换；
数据采集模块，所述数据采集模块电连接于所述大功率转换模块并完成对电流电压信号的采集；
储能电池，所述储能电池电连接于所述大功率转换模块并完成对电能的储存；
单片机，所述单片机电连接于数据采集模块并用以控制发电设备的功率输出。
2.根据权利要求1所述的大功率风力发电设备，其特征在于，所述大功率转换模块由整流桥电路、Sepic斩波电路并联而成。
3.根据权利要求2所述的大功率风力发电设备，其特征在于，所述整流桥电路由三个单项整流桥并联构成，用以将交流电变换为直流电。
4.根据权利要求2所述的大功率风力发电设备，其特征在于，所述Sepic斩波电路包括若干并联的MOS场效应晶体管组成的开关组件。
5.根据权利要求2所述的大功率风力发电设备，其特征在于，所述Sepic斩波电路中用以稳压和隔离的为两个并联的二极管构成的二极管组件。
6.根据权利要求5所述的大功率风力发电设备，其特征在于，所述Sepic斩波电路中包括串联于所述二极管组件的电容组件，所述电容组件用以电流纹波的吸收。
7.根据权利要求6所述的大功率风力发电设备，其特征在于，所述电容组件为两个电解电容并联而成。
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