[发明专利]一种智能永磁直驱风力发电机组控制装置

说明书

一种智能永磁直驱风力发电机组控制装置。结构简单、成本低、同时对于电网电压跌落不超过50%具有不间断运行能力。它包括断路器、功率变换器、数字信号处理器、高速实时数据采集模块和可编程辅助控制器；功率变换器输入端与数字信号处理器的输出端相连；所述断路器一端与功率变换器相连，另一端用于与电网相连；所述高速实时数据采集模块的输入端用于接至电网、永磁风力发电机组及功率变换器上的各种传感器，其输出端接至数字信号处理器；数字信号处理器的输出端与所述可编程辅助控制器的输入端相连。可编程辅助控制器的输出端接至发电机组的相应继电器及断路器的控制端。

技术领域

本发明涉及永磁直驱风力发电系统运行控制装置，尤其涉及永磁同步发电机类型的风力发电系统运行控制装置。

背景技术

随着全球对风力发电的重视，风力发电技术飞速发展。大型风电机组技术日趋成熟，在单机容量和效率方面有很大的改进。90年代初，可用于商用机型的风力机功率较低，大多在几百千瓦。目前商用机型的风力机功率已经到达兆瓦级，全球风电市场以2～3WM为主。随着风电技术的发展，美国已经成功研制7WM风电机组，英国正在研制10WM机组，中国3WM已经成功并网。在风力机组实际运行方面，传统的直驱式风力机组需要配备复杂的齿轮箱传动部件，这大大影响了风机运行时的安全性，同时摩擦产生的能量大大损失，减小了风机的使用寿命。随着直接驱动技术的发展，无齿轮箱直驱式全功率变流技术的风电得到广泛的应用，能减小风力机组故障，增加了系统的可靠性和寿命。随着永磁体性能的提高和价格的下降，将提高了永磁风力发电机的市场竞争力，再配备合适的无齿轮箱和全功率器件，无齿轮箱直驱式永磁风力发电机应用将越来越广泛。

但是现有的无齿轮箱直驱式永磁风力发电机存在以下问题：其结构比较复杂，不能简化主控制板的结构，降低成本。在外部电网电压跌落及故障情况下不能保证电网的正常运行控制与保护，特别是电网电压跌落至50%的情况下，如果没有特殊保护措施，将会造成机组、控制装置的损坏。也就是说现有技术的控制系统不能实现最大功率跟踪、无法确保电网跌落50%时风电机组的不间断运行。难以实现风电机组的独立与并网运行、采用基于以太网的通信实现风力发电机组的远程监控。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种结构简单、成本低同时对于电网电压跌落不超过50%具有不间断运行能力的智能永磁直驱风力发电机组控制器。

本发明的技术方案是：包括断路器、功率变换器、数字信号处理器DSP和高速实时数据采集模块；所述的功率变换器用于控制永磁风力发电组，所述的功率变换器输入端与数字信号处理器DSP的输出端相连，用于接受ＰＷＭ驱动信号；所述断路器一端与功率变换器相连，另一端用于与电网相连；所述高速实时数据采集模块的输入端用于接至电网、永磁风力发电机组及功率变换器上的各种传感器，其输出端接至数字信号处理器DSP；还包括可编程辅助控制器PLC，所述数字信号处理器DSP的输出端与所述可编程辅助控制器PLC的输入端相连；所述的可编程辅助控制器PLC用于扩展I/O口，可编程辅助控制器PLC的输出端接至发电机组的相应继电器及断路器的控制端。

还包括：泄荷模块，所述的泄荷模块控制端连接至所述可编程辅助控制器PLC的输出端，功率变换器的输出端接至泄荷模块的输入端。

还包括通信模块，所述通信模块接至数字信号处理器DSP，所述的通信模块通过以太网与上位机通信。

还包括切换开关，所述切换开关的控制端接至可编程辅助控制器PLC的输出端，所述断路器通过切换开关切换端与功率变换器相连，切换开关的另一切换端则与负载相连。

还包括过载保护装置、震动保护装置与温度保护装置，所述过载保护装置、震动保护装置与温度保护装置的输入端分别接至永磁风力发电机组；可编程辅助控制器PLC的输出端接至过载保护装置、震动保护装置与温度保护装置的控制端，过载保护装置、震动保护装置与温度保护装置的输出端则接至高速实时数据采集模块的输入端。