[发明专利]可适应变化力矩的永磁风力发电机稳频控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力发电机的控制方法，特别是涉及一种能 够稳定输出电压频率的稳频控制方法。

背景技术

近年来，在节约能源和保护环境的大趋势下，风力发电事业得到 了迅速发展。众所周知，风力发电的核心部件，即，风力发电机是 由风能带动桨叶旋转，进而带动转子旋转，使线圈切割磁力线产生 电流。当绕组线圈匝数和磁场强度都固定时，风力发电机的电压频 率与转子的转动速率成正比。因此，只要转速恒定，风力发电机的 电压频率就能维持不变。然而，经常发生的情况是，随着风能发生 变化，其对桨叶的推动力也将不断发生改变，进而影响了转子的转 动速率，致使发电机的电压频率发生变化。因此，如何获得稳定的 电压频率是目前需要解决的技术问题。

目前，常用的稳定发电机输出电压频率的方法是将发电机发出的 频率变化的交流电首先通过整流器整流成直流电，然后再通过逆变 器将直流电变换为恒定频率的交流电。这种方法虽然能够使发电机 的电压频率稳定，但是，其设备结构复杂、价格昂贵，在发电机组 成本中占有相当比例。

发明内容

为克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种可 适应变化力矩的永磁风力发电机的稳频控制方法，该方法根据发电 机的电压频率和额定值的差异，通过自抗扰控制器(ADRC)进行控 制，使发电机的输出电压频率稳定。

为实现上述目的，本发明提供了一种可适应变化力矩的永磁风力 发电机稳频控制方法，其包括如下步骤：

(a)接通工控机和控制箱的电源；

(b)控制箱的开关检测模块检测开关阵列的状态，并把检测信 号通过控制信号采集模块传输至工控机的控制模块内；

(c)控制箱内的风力发电机电参数检测模块检测发电机的待检 测电参数，并把发电机电参数的采样值通过电信号采集模块传输至 工控机的控制模块内；以及

(d)控制模块通过其内的控制器对发电机的电压频率进行控制， 使之保持稳定。

本发明利用稳频控制系统得到发电机的电压频率，并通过ADRC 的控制计算，根据发电机的电压频率和额定值的差异控制定子绕组 开关的开启与闭合，进而控制接通绕组的个数，从而调整了发电机 的转速，使发电机在将机械能转变为电能的过程中无需变频器就能 够得到稳定的电压频率。

附图说明

图1是阵列式稳频永磁风力发电机的整体结构示意图；

图2是图1中所示阵列式稳频永磁风力发电机去掉端盖时的定子 和转子的结构示意图；

图3是图1中所示阵列式稳频永磁风力发电机的定子和转子阵列 结构示意图；

图4是图3中所示阵列结构的一组定子和转子的结构示意图；

图5是发电机的稳频控制系统示意图；

图6是利用开关对定子绕组进行开启或者闭合控制的模块结构 示意图；

图7是根据本发明一个优选实施例的可适应变化力矩的永磁风 力发电机的稳频控制方法的控制流程图；以及

图8是ADRC的控制算法框图。

附图标记：

1电机轴；2定子；3转子；21绕组；31永磁体；4电机 壳；

5固定部；6工控机；7控制箱；8风力发电机；9开关；

61控制模块；62电信号采集模块；63控制信号采集模块；

71风力发电机电压频率检测模块；72开关阵列模块；

73开关检测模块。

具体实施方式

下面将根据附图对本发明的上述目的、特征和优点以及优选实施 方式进行详细说明。

图1示出了阵列式稳频永磁风力发电机的整体结构示意图。图2 示出了阵列式稳频永磁风力发电机去掉端盖时的定子和转子的结构 示意图。从以上两图中可见，该阵列式稳频永磁风力发电机包括定 子2和分别安装在其两端的两个端盖4，该定子2和两个端盖4围成 一个腔体，其上共轴线地设置定子2的电机轴1从该腔体内向外突 出。在该电机轴1上还安装有转子3，而且该转子3套接于定子2 内。

在本实施例中，定子2的外周上设有多个用于将其固定在塔架上 的固定部5。并且，电机壳4上开设有多个通孔，该通孔用于将发电 机工作时产生的热量及时散出，有利于发电机的正常工作。