一種風力發(fā)電配置系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種風力發(fā)電配置系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在現(xiàn)有的風力發(fā)電配置中，普遍采用的模式是:風力發(fā)電機組+整流控制器(包含卸荷箱)+電池組+逆變器+電機控制器+電動機，其中風力發(fā)電機組在風力作用下將風能轉變成電能，整流控制器將風力發(fā)電機組發(fā)出的不穩(wěn)定的交流電整流變?yōu)橹绷麟?，給電池充電，逆變器再將電池中的直流電逆變成穩(wěn)定電壓、穩(wěn)定頻率的交流電，通過電機控制器帶動電動機運行做功。在這個系統(tǒng)中，風力發(fā)電機組跟隨風力大小的變化其轉速發(fā)生變化，所發(fā)出的電壓、功率發(fā)生變化，整流控制器整流后的直流電壓發(fā)生變化，當整流電壓達到電池組的門檻充電電壓時，風力發(fā)電機組發(fā)出的電能通過整流控制器流進電池組，開始給電池組充電。如果風力偏小、風力發(fā)電機組發(fā)出的電壓偏小、經(jīng)整流后達不到電池組的充電電壓值時，風力發(fā)電機組發(fā)出的電能無法輸出給電池組，這時系統(tǒng)處于空轉狀態(tài)。同樣，當風力變大，風力發(fā)電機組的轉速變快，所發(fā)出的電壓變高，整流后的電壓變高，當風力大到一定程度，整流后的電壓超高電池組所承受的最高電壓限制時，控制器控制風力發(fā)電機組的變槳機構工作，使風力發(fā)電機機組中的風葉迎風角度變小，風力發(fā)電機組主動放走部分風能，使得到的風能量變小，風力發(fā)電機組轉速變低，人為降低風力發(fā)電機組發(fā)電電壓值，將整流后的電壓限制在電池組可承受的范圍內(nèi)?；蝻L力大時控制器向卸荷箱卸放電流，加大風力發(fā)電機組電能的輸出量，這時風力發(fā)電機組需要的轉矩變大，抵消掉風力加大所產(chǎn)生額外動力，使風力發(fā)電機組轉速變低，發(fā)出的電壓變低，同樣使整流后的電壓限制在電池組可承受的范圍內(nèi)。如果風力繼續(xù)增大，以上措施不能使整流后的電壓控制在電池組所能承受的范圍時，整流控制器控制風力發(fā)電機組中的剎車動作，將風力發(fā)電機組中的風機抱死，系統(tǒng)強行退出工作狀態(tài)。從以上分析可以看出，現(xiàn)有的風力發(fā)電機組配置系統(tǒng)，風能的利用只能取中間的很小一段，在風力偏小或風力偏大時，系統(tǒng)均不能輸電工作，造成了資源很大的浪費。
[0003]在現(xiàn)有風力發(fā)電配置系統(tǒng)中，整流控制器、逆變器均是電子器件組成，價格高、可靠性差，電池組價格高且是易損件，一般2?3年電池組就要更換一次，造成風力發(fā)電造價居高不下，運行維護成本高，嚴重影響了風力發(fā)電的普及推廣。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有的風力風電配置系統(tǒng)具有很大的弊端。一是風力發(fā)電機組發(fā)電運行區(qū)間窄，浪費了很大的風力資源，發(fā)電量低。二是增加了昂貴的成本，電池價格不菲且是易損件，逆變器的主要器件均要從國外進口，價格更是高的很。三是系統(tǒng)效率變低，在風力偏大或偏小時不能正常使用或人為卸放能量，造成風能利用低。既是在有效的發(fā)電范圍內(nèi)，風力發(fā)電機組發(fā)出的電能還要經(jīng)過整流、充電、逆變、控制環(huán)節(jié)，進一步消耗了能量，嚴重影響了系統(tǒng)效率。
[0005]現(xiàn)有的風電系統(tǒng)之所以采用這種配置復雜、成本嚴重偏高、能量浪費嚴重、維護成本普遍較高的模式，就是因為現(xiàn)有的電動機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)不能適應風力發(fā)電這種電壓變化、頻率變化的供電模式。如果風力發(fā)電機組不經(jīng)過這一系列變化直接接入現(xiàn)有的驅(qū)動器，現(xiàn)有的驅(qū)動器根本無法適應供電電壓和供電頻率的大幅度變化，而不能正常工作。同樣現(xiàn)有的電動機也不具備在供電電壓大幅度變化時其輸出功率和轉速自動跟隨變化的能力，即是將風力發(fā)電通過現(xiàn)有的模式變?yōu)楹愣妷汉愣l率的電能，當接入現(xiàn)有的電動機時，電動機將以固定的轉速運行，在風力發(fā)電的能量達不到電動機所需要的能量時，系統(tǒng)會保護或崩潰，使系統(tǒng)無法正常運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的技術解決問題是:克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種風力發(fā)電配置系統(tǒng)(簡稱系統(tǒng))，該系統(tǒng)可以適應風力發(fā)電機組電壓大范圍變化的狀況，省去整流控制器、電池組、逆變器、電機控制器等中間轉換環(huán)節(jié)，風力發(fā)電機組發(fā)出的電能通過驅(qū)動控制器直接加到電動機上帶動負載做功。
[0007]本實用新型的技術解決方案是:一種風力發(fā)電配置系統(tǒng)，系統(tǒng)配置由風力發(fā)電機組、驅(qū)動控制器、電動機組成，省去了現(xiàn)有風力發(fā)電配置系統(tǒng)的整流控制器、電池組、逆變器、電機控制器。
[0008]本實用新型的原理是:在這個風力發(fā)電配置系統(tǒng)中，驅(qū)動控制器和電動機組成一個有機的整體。電動機部分采用稀土永磁轉子結構，主要由電動機軸、轉子鐵芯、稀土磁鋼、軸承、定子機殼、定子鐵芯、定子線圈、電動機端蓋、轉子位置傳感器等部件組成，電動機具有根據(jù)得到的直流電壓高低而自動改變本身轉速的能力，詳見申請專利“一種超寬電壓電動機”的論述。驅(qū)動控制器由整流濾波單元、轉子位置采集單元、邏輯控制單元、斬波驅(qū)動單元組成。驅(qū)動控制器接受風力發(fā)電機發(fā)出的交流電，經(jīng)整流濾波變?yōu)橹绷麟?，并根?jù)電動機傳來的轉子位置信號，進行邏輯判斷，實時開啟導通電動機前進方向的繞組，及時關斷將要產(chǎn)生負轉矩磁場的繞組，使電動機定子產(chǎn)生一個始終沿前進方向的旋轉磁場，驅(qū)動電動機轉子運行。
[0009]本實用型的驅(qū)動控制器與電動機配合，驅(qū)動控制器無需要穩(wěn)壓穩(wěn)頻，而是將電壓變化、頻率變化的交流電，變?yōu)殡妷鹤兓闹绷麟?，直流電本身沒有頻率概念。當外界風力發(fā)生變化時，風力發(fā)電機組所發(fā)出的電壓高低發(fā)生變化、發(fā)電頻率高低發(fā)生變化，驅(qū)動控制器整流后的直流電壓發(fā)生變化。當自然風力變小時、風力發(fā)電機組發(fā)出的電壓低、頻率低、能量小，驅(qū)動控制器整流后的直流電壓低、能量小，電動機的轉速降低，輸出的能量小。當風力強時、風力發(fā)電