數(shù)字信號處理器驅(qū)動的可控硅風(fēng)力發(fā)電機功率控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種數(shù)字信號處理器驅(qū)動的可控硅風(fēng)力發(fā)電機功率控制裝置，由功率控制電路、風(fēng)電機卸荷電路、風(fēng)能電壓電流采樣電路、IGBT驅(qū)動電路、DC-DC斬波電路、蓄電池電壓電流采樣電路、數(shù)字信號處理器電路組成。風(fēng)能電壓電流采樣電路和蓄電池電壓電流采樣電路分別用于實現(xiàn)對功率控制電路和蓄電池的電壓電流信號的采樣，功率控制電路采用以受控于DSP的可控硅元件組成的三相半控式整流橋電路，其輸出端分別與風(fēng)電機卸荷電路和DC-DC斬波電路的輸入端聯(lián)接，IGBT驅(qū)動電路的輸出接至后續(xù)DC-DC斬波電路的輸入，DC-DC斬波電路輸出功率至蓄電池和負載。本實用新型的結(jié)構(gòu)合理、操作方便、可為風(fēng)電機系統(tǒng)的安全運行提供有效技術(shù)保障。
【專利說明】數(shù)字信號處理器驅(qū)動的可控硅風(fēng)力發(fā)電機功率控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于發(fā)電機功率控制裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于控制小型交流風(fēng)力發(fā)電機(以下簡稱風(fēng)電機)發(fā)電過程的數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor,簡稱DSP)驅(qū)動的可控硅風(fēng)力發(fā)電機功率控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在利用風(fēng)力發(fā)電的過程中，隨著風(fēng)速的增高，風(fēng)電機的輸出電壓也隨之升高。在現(xiàn)有的缺乏機械失速保護結(jié)構(gòu)的小型風(fēng)電機系統(tǒng)中，雖然也設(shè)置有卸荷器，但如果風(fēng)速超過額定值較多或負載取用功率較小，則卸荷器的接入仍不能控制系統(tǒng)的過負荷。在這種情況下，由于風(fēng)電機輸出的電壓及電流均將超過系統(tǒng)控制設(shè)備的設(shè)計極限，會導(dǎo)致電路器件嚴重過壓、過流，最終可能因過負荷而致使器件損毀，因此，必須對之實施限制。
[0003]以往的風(fēng)電機控制裝置中都是采用直流接觸器(以下簡稱接觸器)來限制超速引起的過負荷。在這種系統(tǒng)里，風(fēng)電機三相繞組所產(chǎn)生的電力經(jīng)整流后，受控于串聯(lián)在功率控制電路中的接觸器主動合觸點。若系統(tǒng)檢測到風(fēng)電機輸出過負荷，則斷開接觸器控制回路，甩掉接觸器主動合觸點所控制的所有電路，保護系統(tǒng)免受過負荷故障的損害。然而，由于接觸器是有觸點元件，其主觸點又串接于直流電路中，在風(fēng)電機高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的高電壓、大電流下，接通和開斷瞬間都將產(chǎn)生不易切斷的強電弧，使用時間一久，觸點將逐漸燒蝕，情況嚴重時，觸點將產(chǎn)生熔焊導(dǎo)致無法開斷電路。在經(jīng)常處于野外無人值守運行條件的工作環(huán)境中，此類故障往往是導(dǎo)致風(fēng)電機系統(tǒng)因過負荷而嚴重損毀的主因。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題加以解決，提供一種結(jié)構(gòu)合理、操作方便、可為風(fēng)電機系統(tǒng)的安全運行提供有效技術(shù)保障的數(shù)字信號處理器(DSP)驅(qū)動的可控硅風(fēng)力發(fā)電機功率控制裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的實現(xiàn)方案是這樣的:
[0006]一種數(shù)字信號處理器驅(qū)動的可控硅風(fēng)力發(fā)電機功率控制裝置，包括功率控制電路、風(fēng)電機卸荷電路、風(fēng)能電壓電流采樣電路、IGBT驅(qū)動電路、DC-DC斬波電路、蓄電池電壓電流采樣電路、數(shù)字信號處理器電路，其中:
[0007]風(fēng)能電壓電流采樣電路用于實現(xiàn)對功率控制電路電壓電流信號的采樣，其輸出端分別與數(shù)字信號處理器電路和IGBT驅(qū)動電路的采樣信號輸入端聯(lián)接；
[0008]蓄電池電壓電流采樣電路用于實現(xiàn)對蓄電池電壓電流信號的采樣，其輸出端與數(shù)字信號處理器電路的同名輸入端聯(lián)接，數(shù)字信號處理器電路的輸出端分別接至功率控制電路的驅(qū)動控制輸入端和風(fēng)電機卸荷電路的輸入端；
[0009]功率控制電路的輸入端與風(fēng)電機組的功率輸出端聯(lián)接，功率控制電路的輸出端分別接至風(fēng)電機卸荷電路和DC-DC斬波電路的輸入端；
[0010]IGBT驅(qū)動電路用于實現(xiàn)后續(xù)DC-DC斬波電路的輸出控制；[0011]DC-DC斬波電路用于實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換，并輸出功率至蓄電池和負載。
[0012]上述數(shù)字信號處理器驅(qū)動的可控硅風(fēng)力發(fā)電機功率控制裝置中，功率控制電路采用以受控于DSP的可控硅元件組成的三相半控式整流橋電路。該電路使整流元件與功率控制元件合二為一，簡化了原電路結(jié)構(gòu)。
[0013]實際工作中，當(dāng)風(fēng)電機正常運行時，其所產(chǎn)生的三相電能經(jīng)功率控制電路(三相半控式整流橋電路)整流后，提供給裝置的其余電路，最終生成符合要求的高精度、高穩(wěn)定性電能；若風(fēng)電機出現(xiàn)過負荷，DSP輸出控制信號，使可控硅電路關(guān)斷，既切斷了高電壓、大電流的輸送通道，又無電弧產(chǎn)生。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提出一種風(fēng)電機無觸點功率電路的概念，可較好功率地避免現(xiàn)有技術(shù)存在的弊病，為風(fēng)電機系統(tǒng)的安全運行提供了有效地技術(shù)結(jié)構(gòu)保障。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型一個具體實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖中的各數(shù)字標(biāo)記的名稱分別是:1 一風(fēng)電機組，2 —功率控制電路，3 —風(fēng)電機卸荷電路，4 一風(fēng)能電壓電流采樣電路，5 — IGBT驅(qū)動電路，6 — DC-DC斬波電路，7 —蓄電池，8 —蓄電池電壓電流采樣電路，9 一數(shù)字信號處理器電路，10 —負載。
【具體實施方式】
[0017]以下將結(jié)合附圖對本實用新型內(nèi)容做進一步說明，但本實用新型的實際應(yīng)用結(jié)構(gòu)并不僅限于下述的實施例。
[0018]如圖1所示，本實用新型由設(shè)置于同一機殼內(nèi)的功率控制電路2、風(fēng)電機卸荷電路
3、風(fēng)能電壓電流采樣電路4、IGBT驅(qū)動電路5、DC-DC斬波電路6、蓄電池電壓電流采樣電路
8、數(shù)字信號處理器電路9組成。風(fēng)能電壓電流采樣電路4和蓄電池電壓電流采樣電路8分別用于實現(xiàn)對功率控制電路2和蓄電池7的電壓電流信號的采樣，風(fēng)能電壓電流采樣電路4的輸出端分別與數(shù)字信號處理器電路9和IGBT驅(qū)動電路5的采樣信號輸入端聯(lián)接，蓄電池電壓電流采樣電路8的輸出端與數(shù)字信號處理器電路9的同名輸入端聯(lián)接，數(shù)字信號處理器電路9的輸出端分別接至功率控制電路2的驅(qū)動控制輸入端和風(fēng)電機卸荷電路3的輸入端。功率控制電路2的輸入端與風(fēng)電機組I的功率輸出端聯(lián)接，功率控制電路2的輸出端分別接至風(fēng)電機卸荷電路3和DC-DC斬波電路6的輸入端。IGBT驅(qū)動電路5的輸出端接至后續(xù)DC-DC斬波電路6的輸入端。DC-DC斬波電路6用于實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換，并輸出功率至蓄電池7和負載10。
[0019]具體實施結(jié)構(gòu)中，功率控制電路2實際采用可控硅三相整流橋及其驅(qū)動元件組成的三相半控式整流橋電路，完成對風(fēng)電機輸出三相交流電的整流。數(shù)字信號處理器電路9所輸出的三路控制信號經(jīng)功率控制電路2驅(qū)動元件增強，控制三相整流橋的三個控制極。風(fēng)電機卸荷電路3可采用型號為HCPL3120的器件；風(fēng)能電壓電流采樣電路4可采用型號為op07的器件；IGBT驅(qū)動電路5可采用型號為HCPL316J的器件；DC_DC斬波電路6可采用型號為IKW75N60T的器件；蓄電池電壓電流米樣電路8可米用型號為op07的器件；數(shù)字信號處理器電路9可采用型號為TMS320F28016的器件。
[0020]實際工作過程中，當(dāng)風(fēng)電機組I運行正常時，由其輸出的三相交流電經(jīng)功率控制電路2的三相半控橋整流提供給后級的由IGBT功率元件及周邊器件組成的DC-DC斬波電路6，DC-DC斬波電路6由受控于風(fēng)能電流電壓采樣電路4的IGBT驅(qū)動電路5控制，在風(fēng)壓及風(fēng)電機輸出功率正常時，產(chǎn)生符合設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)要求的直流電能，供給蓄電池7和負載10 ;若風(fēng)電機承受高風(fēng)壓，導(dǎo)致風(fēng)能電壓電流采樣電路4檢測到三相整流后的直流電壓、電流高于預(yù)定值，則數(shù)字信號處理器電路(DSP電路)9經(jīng)首先接通風(fēng)電機卸荷電路3，使多余功率經(jīng)卸荷器泄放，減輕過負荷能力；若風(fēng)電機卸荷電路3接入后，仍不足以減輕設(shè)備過負荷情況，由數(shù)字信號處理器電路(DSP電路)9輸出控制信號，關(guān)斷風(fēng)電機功率控制電路2中的三相半控橋元件，徹底切斷風(fēng)電機輸入，保護系統(tǒng)安全。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字信號處理器驅(qū)動的可控硅風(fēng)力發(fā)電機功率控制裝置，其特征在于:包括功率控制電路(2)、風(fēng)電機卸荷電路(3)、風(fēng)能電壓電流采樣電路⑷、IGBT驅(qū)動電路(5)、DC-DC斬波電路(6)、蓄電池電壓電流采樣電路(8)、數(shù)字信號處理器電路(9)， 所述的風(fēng)能電壓電流采樣電路(4)用于實現(xiàn)對功率控制電路(2)電壓電流信號的采樣，其輸出端分別與數(shù)字信號處理器電路(9)和IGBT驅(qū)動電路(5)的采樣信號輸入端聯(lián)接; 所述的蓄電池電壓電流采樣電路(8)用于實現(xiàn)對蓄電池(7)電壓電流信號的采樣，其輸出端與數(shù)字信號處理器電路(9)的同名輸入端聯(lián)接，數(shù)字信號處理器電路(9)的輸出端分別接至功率控制電路⑵的驅(qū)動控制輸入端和風(fēng)電機卸荷電路⑶的輸入端； 所述的功率控制電路(2)的輸入端與風(fēng)電機組(I)的功率輸出端聯(lián)接，功率控制電路(2)的輸出端分別接至風(fēng)電機卸荷電路(3)和DC-DC斬波電路(6)的輸入端； 所述的IGBT驅(qū)動電路(5)用于實現(xiàn)后續(xù)DC-DC斬波電路(6)的輸出控制； 所述的DC-DC斬波電路(6)用于實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換，并輸出功率至蓄電池(7)和負載(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號處理器驅(qū)動的可控硅風(fēng)力發(fā)電機功率控制裝置，其特征在于:功率控制電路(2)采用以受控于DSP的可控硅元件組成的三相半控式整流橋電路。
【文檔編號】H02P9/00GK203457093SQ201320578161
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】余新洛 申請人:余新洛