CN200959584Y - 一种风力发电初调整装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风力发电初调整装置。其永磁交流发电机输出绕组上有抽头，电压初调整电路由三相整流桥1、三相整流桥2、晶闸管SCR1、晶闸管SCR2以及晶闸管控制电路F组成。永磁交流发电机的绕组输出端通过整流桥1后，正极接晶闸管SCR1的阳极和晶闸管控制电路的输入端L，负极接晶闸管SCR2的阴极和晶闸管控制电路的输入端M。永磁交流发电机的绕组抽头端通过整流桥2后，正极接晶闸管SCR1的阴极和直流母线正端，负极接晶闸管SCR2的阳极和直流母线负端。晶闸管控制电路的两组输出端分别接晶闸管SCR1的阴极、控制极和接晶闸管SCR2的阴极、控制极。本实用新型展宽了风力机速度在较宽范围的风能利用，使风力发电的效率提高，成本降低。
Description
所属技术领域
本实用新型属于风力发电设备，特别是一种小型风力发电初调整装置。
背景技术
一般小型风力发电机多数采用永磁交流发电机，其结构简单维护方便，但最大的缺点是发出的电压及其频率随风速而变。这种波动大的电压对整流，稳压等电路的要求高，不利于后级电路输出平稳的电压，对电网也会造成不利的影响，因此不能直接与电网连接，必须有整流，电压稳定以及逆变等电路才能达到把交流电能变成可向电网输送的要求。
发明内容
为了克服一般风力发电装置发出的交流电能电压及其频率随风速变化太大的问题，达到尽量地利用风力，使永磁交流发电机发出的交流电压得到初步稳定，变成在一定范围内的直流电压，提供较为平稳的直流输出电压的目的，本实用新型提供一种直流输出电压和其幅度变化较小的风力发电初调整装置。为此，采用以下技术方案：一种风力发电初调整装置，该装置至少由风力机，永磁交流发电机组成；它还有一个与永磁交流发电机输出绕组连接的电压初调整电路；该电路由整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、晶闸管SCR1、晶闸管SCR2以及晶闸管控制电路F组成；所述永磁交流发电机的三相交流定子绕组输出端A、B、C前各有一个抽头A1、B1、C1，各抽头至输出端的匝数相等；永磁交流发电机的A相绕组的输出端A接整流二极管D1的正极和整流二极管D4的负极，其抽头端A1接整流二极管D7的正极和整流二极管D10的负极；永磁交流发电机的B相绕组的输出端B接整流二极管D2的正极和整流二极管D5的负极，其抽头端B1接整流二极管D8的正极和整流二极管D11的负极；永磁交流发电机的C相绕组的输出端C接整流二极管D3的正极和整流二极管D6的负极，其抽头端C1接整流二极管D9的正极和整流二极管D12的负极；整流二极管D1、D2、D3的负极接晶闸管SCR1的阳极和晶闸管控制电路F的信号输入端L；整流二极管D4、D5、D6的正极接晶闸管SCR2的阴极和晶闸管控制电路F的低电位输入端M；晶闸管控制电路F的第一组输出信号端G1接晶闸管SCR1的控制极，另一输出端K1接晶闸管SCR1的阴极和D7、D8、D9的负极后与直流母线正端(+)相接；晶闸管控制电路F的第二组输出信号端G2接晶闸管SCR2的控制极，另一输出端K2接晶闸管SCR2的阴极；晶闸管SCR2的阳极接整流二极管D10、D11、D12的正极后与直流母线负端(一)相接。
本实用新型采用了与永磁交流发电机相连接的电压粗调整电路，目的是使交流电发出的电压得到初步稳定，变成在一定范围内波动的直流电压值，再由工频逆变器变成可以输往电网的工频电压。这样就展宽了风力机速度在较宽范围的风能利用，使风力发电的效率得到提高，成本降低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明
图1是本装置交流发电系统图
图2是本装置的电路原理图
图3是本装置晶闸管控制电路F的方框图
具体实施方式
由图1、图2可知，本实用新型提供的这种风力发电初调整装置至少由风力机，永磁交流发电机组成。它还有一个与永磁交流发电机输出绕组连接的电压初调整电路；该电路由整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、晶闸管SCR1、晶闸管SCR2以及晶闸管控制电路F组成；所述永磁交流发电机的三相交流定子绕组输出端A、B、C前各有一个抽头A1、B1、C1，各抽头至输出端的匝数相等；永磁交流发电机的A相绕组的输出端A接整流二极管D1的正极和整流二极管D4的负极，其抽头端A1接整流二极管D7的正极和整流二极管D10的负极；永磁交流发电机的B相绕组的输出端B接整流二极管D2的正极和整流二极管D5的负极，其抽头端B1接整流二极管D8的正极和整流二极管D11的负极；永磁交流发电机的C相绕组的输出端C接整流二极管D3的正极和整流二极管D6的负极，其抽头端C1接整流二极管D9的正极和整流二极管D12的负极；整流二极管D1、D2、D3的负极接晶闸管SCR1的阳极和晶闸管控制电路F的信号输入端L；整流二极管D4、D5、D6的正极接晶闸管SCR2的阴极和晶闸管控制电路F的低电位输入端M；晶闸管控制电路F的第一组输出信号端G1接晶闸管SCR1的控制极，另一输出端K1接晶闸管SCR1的阴极和D7、D8、D9的负极后与直流母线正端(+)相接；晶闸管控制电路F的第二组输出信号端G2接晶闸管SCR2的控制极，另一输出端K2接晶闸管SCR2的阴极；晶闸管SCR2的阳极接整流二极管D10、D11、D12的正极后与直流母线负端(-)相接。在直流母线正端(+)与直流母线负端(-)之间有滤波电容C，该电容C使直流母线正端(+)与直流母线负端(-)之间的直流电压更平稳。
这样，由于采用了与永磁交流发电机相连接的电压粗调整电路，使后面的逆变器输出电压就较稳定，输出到负载的电能质量得以提高。
图2是永磁交流发电机发出的交流电压得到粗调整的电路原理图，图中永磁交流发电机的三相次序输出绕组A、B、C有抽头A1、B1、C1，A1、B1、C1抽头上的交流电压比A、B、C输出端子上的交流电压低；由整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的整流桥1的输入接永磁交流发电机的三输出端子A、B、C，该整流桥1输出电压高的直流；由整流二极管D7、D8、D9、D10、D11、D12组成的整流桥2的输入接永磁交流发电机的三抽头A1、B1、C1，该整流桥2输出电压较低的直流；整流桥2的输出直接与直流母线相接；整流桥1的输出接晶闸管SCR1、晶闸管SCR2后再接往直流母线。
电压粗调整电路是这样工作的：晶闸管SCR1、晶闸管SCR2是一种可关断可控硅。当风力机低速时，晶闸管控制电路F使晶闸管SCR1、晶闸管SCR2开通，使直流母线得到较高电压。当风力机高速时，由晶闸管SCR1输出的电压太高，不适合提供给直流母线。这时，晶闸管控制电路F的预先设定电压U把晶闸管SCR1、晶闸管SCR2关闭，使晶闸管SCR1、晶闸管SCR2无电压输出；于是整流桥2上较低的比较合适的输出电压就直接提供给直流母线。由于整流桥2内部整流二极管的单方向导电作用，在晶闸管SCR1、晶闸管SCR2开通时，一个高于整流桥2的电压反向加到整流桥2上，这时整流桥2实际上全部截止。所以晶闸管SCR1、晶闸管SCR2的开通和截止不会造成电路短路，电路是安全的。关于晶闸管控制电路F的触发开通和关断电路为现有通用技术，可参考一般可控硅的控制电路设计，不在此详述。晶闸管控制电路F的方框图见图3，它以整流桥1的输出端L、M上的电压ULM作输入，有两组输出G1、K1和G2、K2，分别接到晶闸管SCR1和晶闸管SCR2。当ULM低于某设定电压U时，G1、K1和G2、K2输出使晶闸管SCR1、晶闸管SCR2开通的信号；当ULM高于某设定电压U时，G1、K1和G2、K2输出使晶闸管SCR1、晶闸管SCR2关断的信号；并且电路设计得在某设定电压U附近有滞环作用，以免在某设定电压U附近发生输出电压在G1、K1和G2、K2的频繁切换。
因此，本发明的基本思想是一种永磁交流风力发电机的电压粗调整电路，根据永磁交流发电机输出电压的波动，用开通和关断晶闸管的方法，调整永磁交流发电机送往直流母线的电压，从而使直流母线的电压维持在一个变化不大的范围内，以确保后续逆变器输出的交流电压与电网电压匹配。
Claims (2)
1、一种风力发电初调整装置，该装置至少由风力机，永磁交流发电机组成；其特征在于：它还有一个与永磁交流发电机输出绕组连接的电压初调整电路；该电路由整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、晶闸管SCR1、晶闸管SCR2以及晶闸管控制电路F组成；所述永磁交流发电机的三相交流定子绕组输出端A、B、C前各有一个抽头A1、B1、C1，各抽头至输出端的匝数相等；永磁交流发电机的A相绕组的输出端A接整流二极管D1的正极和整流二极管D4的负极，其抽头端A1接整流二极管D7的正极和整流二极管D10的负极；永磁交流发电机的B相绕组的输出端B接整流二极管D2的正极和整流二极管D5的负极，其抽头端B1接整流二极管D8的正极和整流二极管D11的负极；永磁交流发电机的C相绕组的输出端C接整流二极管D3的正极和整流二极管D6的负极，其抽头端C1接整流二极管D9的正极和整流二极管D12的负极；整流二极管D1、D2、D3的负极接晶闸管SCR1的阳极和晶闸管控制电路F的信号输入端L；整流二极管D4、D5、D6的正极接晶闸管SCR2的阴极和晶闸管控制电路F的低电位输入端M；晶闸管控制电路F的第一组输出信号端G1接晶闸管SCR1的控制极，另一输出端K1接晶闸管SCR1的阴极和D7、D8、D9的负极后与直流母线正端(+)相接；晶闸管控制电路F的第二组输出信号端G2接晶闸管SCR2的控制极，另一输出端K2接晶闸管SCR2的阴极；晶闸管SCR2的阳极接整流二极管D10、D11、D12的正极后与直流母线负端(-)相接。
2、根据权利要求1所述的风力发电初调整装置，其特征在于：在直流母线正端(+)与直流母线负端(-)之间有滤波电容C。
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| CN103795314B (zh) * | 2014-03-04 | 2016-02-24 | 山东理工大学 | 一种带高速弱磁功能的车用永磁稳压发电机 |
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