[实用新型]永磁风力发电机线圈连接的切换装置

说明书

技术领域

本实用新型属于风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机定子线卷连接的切换装置。 

背景技术

为实现微风启动、低速风发电，风力发电机采用盘式永磁发电机。根据风速、风况的实时变化，相应改变定子线卷的连接方式。发电机定子共有16线卷单串、8串2并联、4串4并、2串8并四种运行模式，可适应宽功率范围的正常发电与大幅度提高风能利用率的要求。 

要达到上述目的，将定子线卷的连接线端均通过固定的空心轴引出，接到专用的切换装置上。通常，对16只线卷是用继电器进行切换控制的，但是，一方面继电器的使用寿命有限，且可靠性不高，容易误动和拒动。这对系统的稳定性影响很大，对系统的安全造成威胁。另一方面，继电器的造价成本较高，所占空间较大，与节能降耗的宗旨相悖，因此，继电器控制方式并不理想。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种切换可靠性高、使用寿命长、输出功率大的永磁风力发电机线圈连接的切换装置。 

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案： 

本实用新型包括控制单元以及与控制单元相连接的切换单元；所述的切换单元由十六只单线圈及双向开关管组成。 

所述的十六只单线圈平均分为四组，每组的四个单线圈串联连接；其中，在第一组线圈的异名端和第二组线圈的同名端之间设置第一开关管，在第二组线圈的异名端和第四组线圈的异名端之间设置第二开关管，在第二组线圈的异名端和第三组线圈的同名端之间设置第三开关管，在第一组线圈的同名端和第三组线圈的同名端之间设置第四开关管，在第三组线圈的异名端和第四组线圈的同名端之间设置第五开关管，在第一组线圈的同名端和第二组线圈的同名端之间设置第六开关管，在第一组线圈的同名端和第四组线圈的同名端之间设置第七开关管，在第一组线圈的异名端和第四组线圈的异名端之间设置第八开关管，在第三组线圈的异名端和第四组线圈的异名端之间设置第九开关管。 

控制单元由速度检测电路以及与其相连接的驱动电路组成。 

采用上述技术方案的本实用新型，采用了开关管和智能芯片相结合的智能控制方式，利用装在转轴上的转速传感器，输出不同整定值的转速信号，并由此按预定的运行模式，对线卷的连接进行切换，因而能达到高的效率和大的输出功率。 

附图说明

图1为本实用新型中切换单元的电路原理图。 

图2为本实用新型中控制单元的电路原理图。 

具体实施方式

本实用新型包括控制单元以及与控制单元相连接的切换单元；其中切换单元由十六只单线圈及双向开关管组成。 

如图1所示，在切换单元中，十六只单线圈平均分为四组，每组的四个单线圈串联连接；其中，在第一组线圈的异名端和第二组线圈的同名端之间设置第一开关管K1，在第二组线圈的异名端和第四组线圈的异名端之间设置第二开关管K2，在第二组线圈的异名端和第三组线圈的同名端之间设置第三开关管K3，在第一组线圈的同名端和第三组线圈的同名端之间设置第四开关管K4，在第三组线圈的异名端和第四组线圈的同名端之间设置第五开关管K5，在第一组线圈的同名端和第二组线圈的同名端之间设置第六开关管K6，在第一组线圈的同名端和第四组线圈的同名端之间设置第七开关管K7，在第一组线圈的异名端和第四组线圈的异名端之间设置第八开关管K8，在第三组线圈的异名端和第四组线圈的异名端之间设置第九开关管K9。 

如图2所示，控制单元由速度检测电路以及与其相连接的驱动电路组成。其中速度检测电路由三个比较器U1，U2，U3组成，比较器的输出端连接九路驱动电路。在本实用新型中，每路驱动电路均由二极管以及与其相连接的光耦电路组成。光耦电路的输出端连接九个开关管。 

本实用新型的工作原理是：风力发电过程中，风况风速是在随时随刻变化的，按照风速的大小，当转速n＜n₁时，第一比较器U1输出高电平，第二比较器U2、第三比较器U3处于低电平，此时，第一开关管K1、第三开关管K3、第五开关管K5导通，发电机定子为16线圈1串联模式。 

当转速n₁＜n＜n₂时，第二比较器U2输出高电平，第一比较器U1、第三比较器U3输出低电平，此时第一开关管K1、第二开关管K2、第四开关管K4、第五开关管K5导通，形成8串2并模式。 

当转速继续上升，处于n₂＜n＜n₃时，开关管第二开关管K2、第四开关管K4、第六开关管K6、第七开关管K7、第八开关管K8、第九开关管K9接通，发电机线圈形成4串4并模式。 

当转速升高超过n₃时，即n＞n₃，通过类似方式发电机线圈则形成2串8并的连接模式。其中，n₁、n₂、n₃......为结合当地实际风况自行整定的风速。通过以上智能控制的切换方式，可望实现宽功率范围的正常运行和高效率发电。