專利名稱：寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收 器。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外市場上可見的大中型(百KW以上)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)多為并網(wǎng)系統(tǒng)，中 小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般獨立運行。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，由于風(fēng)力大小在任意長短的時間段 都在變，風(fēng)機所吸收和輸出的功率(能量)是一個時刻變化的量，因此，風(fēng)力發(fā)電機輸出端 口的電壓(指閉路電壓)的頻率和幅值均是不斷變化的量。因此其輸出端很難直接帶恒定 負(fù)載。在實用中一般將風(fēng)力發(fā)電機輸出的能量進行整流，再把整流后的脈動直流能量儲存 入蓄電池，直流負(fù)載直接由蓄電池供電，交流負(fù)載則由蓄電池通過逆變裝置供電。這就是目 前中小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)供用電模式。在這種通用的模式中，最常見的弊端是風(fēng)能利 用系數(shù)小，可利用的風(fēng)速范圍很窄。高速風(fēng)能得到利用則低速風(fēng)能被浪費，低速風(fēng)能被利用 則高速風(fēng)能必有一部分被浪費。特別是中低速風(fēng)能被浪費現(xiàn)象十分嚴(yán)重，以至于收不到風(fēng) 力發(fā)電的預(yù)期效果。實用中盡管有通過DC/DC電源提高整流電壓的技術(shù)，但由于其內(nèi)部存 在整流、逆變等中間環(huán)節(jié)，其調(diào)壓范圍內(nèi)存在限制能量輸入的較大區(qū)域，所以效率不高，因 此應(yīng)用實例不很多。絕大多部分的實例如圖1所示。 在"圖l"實例中、風(fēng)力發(fā)電機輸出電壓標(biāo)稱值為48V，在額定風(fēng)速(7-8級)下整 流器輸入交流脈動三相電壓為48-50V(線電壓)左右，整流輸出直流為64. 5-67. 5V左右， 被充電電池組電壓為5X12 = 60V。只有當(dāng)風(fēng)力為7-8級風(fēng)速左右時，整流器輸出閉路電壓 才能略高于電池組端電壓(60V)，使電池處于被充電狀態(tài)，風(fēng)能可通過整流器隨時儲存于電 池組E和電容C之中。當(dāng)風(fēng)力為6級及以下時，發(fā)電機閉路脈動端電壓將低于47V，此時整 流器輸出直流端電壓將低于63V，此時只能給虧電的電池組作微充電。當(dāng)風(fēng)力為5級及以下 時，整流器直流輸出電壓將低于55V，風(fēng)力為4級以下時，直流側(cè)輸出會更低(45V以下)，在 直流輸出電壓等于或低于電池組端電壓的情況下，風(fēng)能將無法給蓄電池充電，即風(fēng)能無法 存儲于電池內(nèi)，當(dāng)然也無法供60V及以上電壓等級的負(fù)載或裝置使用，因此，此時的風(fēng)力發(fā) 電機形同虛設(shè)。風(fēng)能全部消耗于機械系統(tǒng)的磨損和飛轉(zhuǎn)與風(fēng)力的磨損運動中，不但浪費了 唾手可得的風(fēng)能，還置風(fēng)力發(fā)電機于破壞性飛轉(zhuǎn)的危險之中，或者是使發(fā)電機不停的處于 耗能制動的限速過程中，即使不引起風(fēng)力發(fā)電機故障，也會大大降低發(fā)電機使用壽命。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服上述不足問題，提供一種寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能 吸收器，能夠根據(jù)基本風(fēng)速的大小改變風(fēng)能存儲路徑、從而使整流環(huán)節(jié)的直流輸出電壓能 在寬風(fēng)速范圍內(nèi)滿足充電需求，使風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的蓄電池始終處于充電狀態(tài)，即保證風(fēng) 機葉片所吸收的絕大部分有效風(fēng)能都可以被接收和儲存，從而提高風(fēng)力發(fā)電機的系統(tǒng)利用 效率。這種電路和裝置結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)容易、體積小、成本低，便于推廣。[0005] 本實用新型為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是提供一種寬風(fēng)速二次可控有觸 點式風(fēng)能吸收器。所述寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器包括多繞組輸出變壓器，多路 可控開關(guān)組件、可控整流器和選通控制盒；多繞組輸出變壓器的輸出端與風(fēng)力發(fā)電機輸出 端相接，多繞組輸出變壓器的各二次繞組分別與對應(yīng)的可控開關(guān)組件主觸點之一側(cè)連接， 各可控開關(guān)組件觸點之另一側(cè)連接可控整流器輸入端，整流器的輸出端正負(fù)極分別與蓄電 池正負(fù)極及直流負(fù)載的正負(fù)極相連接。 根據(jù)本實用新型所述的寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器一優(yōu)選技術(shù)方案是
所述多繞組輸出變壓器的原邊接有帶報警接點的三相電壓檢測儀表，所述三相電壓檢測儀
表輸出端連接選通控制盒；所述選通控制盒的多線輸出端連接各可控開關(guān)組件線圈。 根據(jù)本實用新型所述的寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器一優(yōu)選技術(shù)方案是
所述三相電壓監(jiān)視儀表采用電壓變換器、電壓互感器或帶極限輸出接點的電壓表。 根據(jù)本實用新型所述的寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器一優(yōu)選技術(shù)方案是
所述多繞組輸出變壓器的副邊為多繞組輸出，采用工頻或低頻的鋁芯、銅芯特殊或普通電
力變壓器。 根據(jù)本實用新型所述的寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器一優(yōu)選技術(shù)方案是 所述可控整流裝置是可控硅、二級管、三級管、IGBT或IPM電力電子器件或模塊的任一種。 根據(jù)本實用新型所述的寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器一優(yōu)選技術(shù)方案是 所述選通開關(guān)盒是具有計算、比較、和控制輸出功能的單片機或工控機或計算機或PLC的 智能控制儀器或設(shè)備。 根據(jù)本實用新型所述的寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器一優(yōu)選技術(shù)方案是
所述可控開關(guān)組件是繼電器、接觸器、啟動器、實現(xiàn)手動或自動的通斷開關(guān)裝置的任一種。 本實用新型的寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器的有益的技術(shù)效果是通過加
裝本實用新型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)實際風(fēng)速接近額定風(fēng)速范圍時，原邊電壓直接整流；當(dāng)實
際風(fēng)速偏離額定風(fēng)速范圍時，經(jīng)過副邊相應(yīng)繞組升壓后整流；即拓寬了可利用風(fēng)速的范圍，
提高了風(fēng)力發(fā)電機的利用系數(shù)，又避免了風(fēng)力發(fā)電機因空載而飛轉(zhuǎn)的危害，實踐已證明效
果極佳。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的小型風(fēng)力發(fā)蓄電系統(tǒng)能量吸收、轉(zhuǎn)換、存儲和輸送的原理電路 圖； 圖2是本實用新型的裝有寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器的小型風(fēng)力發(fā)蓄 電系統(tǒng)能量吸收、轉(zhuǎn)換、存儲和輸送的原理電路圖； 圖3是本實用新型實施例的裝有寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器的小型風(fēng) 力發(fā)蓄電系統(tǒng)能量吸收、轉(zhuǎn)換、存儲和輸送的原理電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型做詳細說明。 請參照圖2，在風(fēng)力發(fā)電機輸出端與蓄電池之間增設(shè)一套"寬風(fēng)速二次可控有觸點 式風(fēng)能吸收器"，由一臺多繞組(副邊)輸出的電力變壓器(以下簡稱"變壓器")、一組多回路三相交流開關(guān)組(每個開關(guān)組由開關(guān)線圈和開關(guān)主觸點構(gòu)成。以下簡稱"開關(guān)組")、一組 三相可控整流器(以下簡稱"整流器")、一個智能型選通控制盒(以下簡稱"控制盒")和 一組電壓監(jiān)測儀表(以下簡稱"電壓表")組成(見圖2)。變壓器原邊繞組(單)與風(fēng)力 發(fā)電機輸出線相接，副邊每個繞組連接一組三相交流可控開關(guān)主觸點(以下簡稱開關(guān)"開 關(guān)主觸點")，開關(guān)主觸點的另一端均并接于可控整流器輸入端?？煽卣髌鬏敵稣?fù)極分 別與蓄電池及負(fù)載的正負(fù)極相接。開關(guān)主觸點受開關(guān)線圈控制，而開關(guān)組線圈與控制盒輸 出端相連接，受控制盒控制，控制盒輸入端與變壓器原邊繞組的檢測儀表相接。由控制盒根 據(jù)發(fā)電機輸出的線電壓(即風(fēng)速)值控制各開關(guān)組的通斷，即變壓器副邊各繞組的輸出與 否受控制盒控制。當(dāng)風(fēng)速大于或等于額定風(fēng)速時，變壓器工作于直接傳遞能量狀態(tài)，原邊三 相線路直接通過對應(yīng)的開關(guān)組直接被整流。當(dāng)風(fēng)速小于額定風(fēng)速時，變壓器工作于升壓傳 送能量狀態(tài)，風(fēng)能通過變壓器原邊、副邊升壓線圈和對應(yīng)的開關(guān)組向可控整流器提供整流 電源。 所述變壓器是具有多變比輸出的電力變壓器，其副邊線圈為多組，每組線圈匝數(shù) 對原邊線圈的匝數(shù)比不同，從而保證在同一原線圈電壓下，不同的副邊繞組可得到不同值 的副邊電壓。 所述開關(guān)組是指可以被手動或自動控制的繼電器、接觸器、啟動器等通斷類控制裝置。 所述整流器組為現(xiàn)代電力電子類無觸點開關(guān)，系指可控硅或二級管或三級管或 IGBT或IPM等電力電子類器件或模塊(包括GTR、 GT0、 P-M0SFET、 IGCT等)。 所述的智能型選通控制盒是具有計算、比較、和控制輸出功能的單片機或工控機 或計算機或PLC等智能控制類儀器或設(shè)備。 所述電壓檢測儀表是電壓信號的檢測與變換儀表，系指電壓變送器、電壓互感器、 帶有極限輸出接點的電壓檢測或監(jiān)測類儀表。 請參照圖3 :本實用新型一具體實施例是風(fēng)力發(fā)蓄電系統(tǒng)中的電力變壓器副邊 為4組繞組，其相對于原邊的變壓比分別為1/1 (直通組)、1/1. 25 (B2組)、1/1. 5 (B3組) 和1/1.75(B4組)。各組分別與編號相同的開關(guān)主觸點連接。中間被充電的蓄電池電壓為 2X12v = 24v。并接于蓄電池的燈具負(fù)載工作電壓為24v。 風(fēng)力發(fā)電機工作時，由選通控制盒根據(jù)實測得的風(fēng)機輸出端的電壓值的大小，控 制一組開關(guān)主觸點處于閉合狀態(tài)，其余開關(guān)主觸點處于斷開狀態(tài)。即風(fēng)機工作時只有一組 繞組可以通過整流器向電池注入能量并向負(fù)載供電，其他繞組均處于空載無輸出狀態(tài)。例 如，當(dāng)風(fēng)力在額定風(fēng)速范圍時，控制盒控制"K/'開關(guān)觸點閉合而其它開關(guān)觸點斷開，蓄電 池得到的充電能量直接來自發(fā)電機輸出端；當(dāng)風(fēng)速低于額定風(fēng)速致使風(fēng)機輸出端電壓低于 20v時，"K/，開關(guān)主觸點閉合而其他開關(guān)主觸點被斷開，蓄電池得到的充電能量來自繞組 "B/的輸出；當(dāng)風(fēng)速再小、風(fēng)機輸出端電壓低于16. 3v時"K/開關(guān)主觸點被選通而其他開關(guān) 主觸點被斷開，蓄電池得到的充電能量來自繞組"B/組的輸出端；同理，當(dāng)風(fēng)速更小、風(fēng)機 輸出端電壓低于14v時，"K/開關(guān)主觸點被選通，此時蓄電池得到的充電能量來自繞組"B/' 的輸出端。顯然，變壓器二次繞組分級和可控整流配合，可保證有效風(fēng)速得到最充分利用。 系統(tǒng)中的變壓器原邊線圈始終處于閉合且存在空載損耗的狀態(tài)，因此風(fēng)機輸出端 不會出現(xiàn)虛假電壓，因而把風(fēng)機輸出端電壓作為判斷風(fēng)速大小的物理信號是可靠的。[0026] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能 認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視 為屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求一種寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器，其特征在于所述寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器包括多繞組輸出變壓器，多路可控開關(guān)組件、可控整流器和選通控制盒；多繞組輸出變壓器的輸出端與風(fēng)力發(fā)電機輸出端相接，多繞組輸出變壓器的各二次繞組分別與對應(yīng)的可控開關(guān)組件主觸點之一側(cè)連接，各可控開關(guān)組件觸點之另一側(cè)連接可控整流器輸入端，各整流器的輸出端正負(fù)極分別與蓄電池正負(fù)極及直流負(fù)載的正負(fù)極相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器，其特征在于所述多 繞組輸出變壓器的原邊接有帶報警接點的三相電壓檢測儀表，所述三相電壓檢測儀表輸出 端連接選通控制盒；所述選通控制盒的多線輸出端連接各可控開關(guān)組件線圈。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器，其特征在于所述三 相電壓監(jiān)視儀表是電壓變換器、電壓互感器或帶極限輸出接點的電壓表。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器，其特征在于所述多 繞組輸出變壓器的副邊為多繞組輸出，采用工頻或低頻的鋁芯、銅芯特殊或普通電力變壓 器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器，其特征在于所述可控整流器是可控硅、二級管、三級管、IGBT或IPM類電力電子器件或模塊的任一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器，其特征在于所述選 通控制盒是具有計算、比較、和控制輸出功能的單片機、工控機、計算機、或PLC的智能控制 儀器或設(shè)備。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器，其特征在于所述可 控開關(guān)組件是繼電器、接觸器、啟動器、實現(xiàn)手動或自動的通斷開關(guān)裝置的任一種。
專利摘要本實用新型公開了一種寬風(fēng)速二次可控有觸點式風(fēng)能吸收器，包括多繞組輸出變壓器，多路可控開關(guān)組件、整流器和選通控制盒；多繞組輸出變壓器的輸出端與風(fēng)力發(fā)電機輸出端相接，多繞組輸出變壓器的各二次繞組分別與對應(yīng)的可控開關(guān)組件主觸點之一側(cè)連接，各可控開關(guān)組件觸點之另一側(cè)連接可控整流器輸入端，可控整流器的輸出端正負(fù)極分別與蓄電池正負(fù)極及直流負(fù)載的正負(fù)極相連接。本實用新型根據(jù)基本風(fēng)速的大小改變風(fēng)能存儲路徑、使整流環(huán)節(jié)的直流輸出電壓在寬風(fēng)速范圍內(nèi)滿足充電需求，使蓄電池始終處于充電狀態(tài)，保證風(fēng)機葉片所吸收的絕大部分有效風(fēng)能都被接收和儲存，提高風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)利用效率；結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)容易、體積小、成本低，便于推廣。
文檔編號H02J7/32GK201523253SQ20092001502
公開日2010年7月7日 申請日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月1日
發(fā)明者孫毅彪 申請人:孫毅彪