升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動系統(tǒng)，它包含電驅(qū)控制器；主控制器；風(fēng)速傳感器、第一自動開關(guān)和第二自動開關(guān)以及電源。當(dāng)外界風(fēng)速v大于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠切入發(fā)電的最低風(fēng)速vmin以及小于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最高運(yùn)行風(fēng)速vmax，且垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速n小于在該最低風(fēng)速vmin時垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以維持運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電的最低轉(zhuǎn)速nmin時，第一自動開關(guān)閉合，使永磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而帶動垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組加速旋轉(zhuǎn)；此時永磁同步發(fā)電機(jī)相當(dāng)于電動機(jī)。當(dāng)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速n大于nmin后，立即切斷第一自動開關(guān)，閉合第二自動開關(guān)，永磁同步發(fā)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)向電源輸電。
【專利說明】升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型與升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有關(guān)，尤指一種可在較低風(fēng)速狀態(tài)下驅(qū)動升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組啟動的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著能源與環(huán)境的壓力增加，風(fēng)能這種清潔環(huán)保，且低成本的能源越來越受到重視，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因其具有低噪音，不像水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪一樣需要隨著風(fēng)向而旋轉(zhuǎn)對風(fēng)等優(yōu)點(diǎn)，受到人們越來越多的關(guān)注。
[0003]其中升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于具有較高的風(fēng)能利用效率得到了廣泛的應(yīng)用。較高效率的升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般具有較高的尖速比和較低的實(shí)度。這里，尖速比是指葉片的旋轉(zhuǎn)線速度和風(fēng)速之比；實(shí)度是指所有葉片在葉片旋轉(zhuǎn)掃掠面上的垂直投影面積和與葉片旋轉(zhuǎn)掃掠面積之比。
[0004]但是較高效率的升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)度一般都較低，其氣動特性決定了在某一風(fēng)速下，如果其轉(zhuǎn)速在低于能進(jìn)行最大功率轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)速以下一定轉(zhuǎn)速段時，其有一個最低的風(fēng)力驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。特別是在較低風(fēng)速下，該最低的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩有可能低于該轉(zhuǎn)速段風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪連接的所有軸承的摩擦阻力轉(zhuǎn)矩和發(fā)電機(jī)電磁阻力轉(zhuǎn)矩之和，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪不能越過該較低轉(zhuǎn)速段，從而不能實(shí)現(xiàn)較高效率的風(fēng)能轉(zhuǎn)換。所以，較低實(shí)度垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在低風(fēng)速時其風(fēng)輪不能從一開始的靜止?fàn)顟B(tài)開始在風(fēng)力的驅(qū)動下逐步加速到較高速后獲得較高的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩以更多地把風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。如果沒有除風(fēng)力外的外力作用，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要在一個較高的風(fēng)速vs的作用下，才能自行從靜止啟動加速到較高的轉(zhuǎn)速后持續(xù)發(fā)電運(yùn)行。但是實(shí)際上只要風(fēng)速在某一最小風(fēng)速vmin之上，且有除風(fēng)力外的外力驅(qū)動風(fēng)力發(fā)電機(jī)組加速運(yùn)轉(zhuǎn)到超過某一最低運(yùn)行轉(zhuǎn)速nmin，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)即可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，vmin要遠(yuǎn)小于vs。因此，沒有采取驅(qū)動措施的較低實(shí)度升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動風(fēng)速較高，其應(yīng)用得到了限制。
[0005]為了解決此問題，一些升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用較高實(shí)度的葉片，其單個葉片弦長較長，葉片個數(shù)較多，以使得垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能在低風(fēng)下就能啟動。但是由于其葉片材料增加使得葉片成本較高，強(qiáng)風(fēng)時迎風(fēng)截面較大，葉片受到的水平方向的風(fēng)力合力增大，導(dǎo)致桿塔和基礎(chǔ)載荷增大，從而使得桿塔和基礎(chǔ)的建造費(fèi)用上升，經(jīng)濟(jì)效益不佳。
[0006]另外，還有一些升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用無鐵心發(fā)電機(jī)，使得發(fā)電機(jī)的電磁阻力轉(zhuǎn)矩較小，所以升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的總的阻力轉(zhuǎn)矩也減小，從而可以在低風(fēng)速風(fēng)力狀態(tài)下就可啟動。但是無鐵心發(fā)電機(jī)效率較低，容量小，成本高，散熱困難，可靠性較差，限制了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的整體發(fā)電能力。
[0007]因此，如何使升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在較低風(fēng)速狀態(tài)下即可克服阻力轉(zhuǎn)矩而啟動，為本行業(yè)所亟需解決的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容[0008]本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種在較低風(fēng)速狀態(tài)下驅(qū)動升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組啟動的系統(tǒng)。該啟動系統(tǒng)可以使得升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動風(fēng)速明顯降低，在低風(fēng)速風(fēng)力地區(qū)也可克服阻力轉(zhuǎn)矩而啟動。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0010]一種升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動系統(tǒng)，以升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)的永磁同步發(fā)電機(jī)為基礎(chǔ),它包含:
[0011 ] 一電驅(qū)控制器，所述電驅(qū)控制器分別電連接升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)的永磁同步發(fā)電機(jī)和一具有充電和供電功能的電源，串聯(lián)成一啟動電路；所述電驅(qū)控制器利用所述電源作為輸入驅(qū)動永磁同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；
[0012]一第一自動開關(guān)，串聯(lián)在所述永磁同步發(fā)電機(jī)與所述電驅(qū)控制器之間；
[0013]一主控制器，所述主控制器串聯(lián)在所述永磁同步發(fā)電機(jī)的交流輸出端與所述電源之間，形成一發(fā)電電路；所述永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)過所述主控制器變換后向所述電源輸電；
[0014]一第二自動開關(guān)串聯(lián)在發(fā)電電路上，電連接永磁同步發(fā)電機(jī)和主控制器；
[0015]所述主控制器分別電連接所述第一自動開關(guān)和所述第二自動開關(guān)；以控制所述第一自動開關(guān)和所述第二自動開關(guān)的閉合和斷開；
[0016]一風(fēng)速傳感器，所述風(fēng)速傳感器電連接所述主控制器，把風(fēng)速信號傳送給所述主控制器；
[0017]當(dāng)外界風(fēng)速V大于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠切入發(fā)電的最低風(fēng)速vmin以及低于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最高運(yùn)行風(fēng)速，且垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速η小于在該最低風(fēng)速vmin時垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以維持運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電的最低轉(zhuǎn)速nmin時,所述主控制器控制所述第一自動開關(guān)閉合，所述電驅(qū)控制器利用所述電源作為輸入驅(qū)動所述永磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而帶動垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組加速旋轉(zhuǎn)，使垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速η大于nmin ;此時，所述永磁同步發(fā)電機(jī)相當(dāng)于永磁電動機(jī)；
[0018]當(dāng)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速η大于nmin后，所述主控制器立即切斷所述第一自動開關(guān)，閉合所述第二自動開關(guān)，在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的帶動下永磁同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，此時永磁同步發(fā)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，所述永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)過所述主控制器變換后向電源輸電。
[0019]在一較佳實(shí)施例中，所述電源是離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所連接的蓄電池或所述電源是并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所連接的交流電網(wǎng)。
[0020]在一較佳實(shí)施例中，還包括有設(shè)置在永磁同步發(fā)電機(jī)的定子上的轉(zhuǎn)子位置傳感器，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器電連接該電驅(qū)控制器；所述永磁同步發(fā)電機(jī)在電驅(qū)啟動時采用具有位置傳感器的控制方式驅(qū)動控制永磁同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
[0021]在一較佳實(shí)施例中，所述永磁同步發(fā)電機(jī)為三相永磁同步發(fā)電機(jī)；所述轉(zhuǎn)子位置傳感器為霍爾型位置傳感器，該霍爾型位置傳感器為3個，以120度電角度分布于三相永磁同步發(fā)電機(jī)的定子鐵芯表面。
[0022]在一較佳實(shí)施例中，所述永磁同步發(fā)電機(jī)在電驅(qū)啟動時采用無位置傳感器的控制方式驅(qū)動控制所述永磁同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
[0023]在一較佳實(shí)施例中，所述第一自動開關(guān)和第二自動開關(guān)為接觸器或者繼電器。[0024]在一較佳實(shí)施例中，當(dāng)所述電源是蓄電池時，所述電驅(qū)控制器包含一 DC/AC逆變電路和一電驅(qū)控制器控制電路，該DC/AC逆變電路通過所述第一自動開關(guān)電連接所述永磁同步發(fā)電機(jī)，該DC/AC逆變電路電連接電驅(qū)控制器控制電路，所述DC/AC逆變電路電連接蓄電池，所述電驅(qū)控制器通過DC/AC逆變電路將蓄電池提供的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，驅(qū)動永磁同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；或者
[0025]當(dāng)所述電源是交流電網(wǎng)時，所述電驅(qū)控制器包含一 AC/AC驅(qū)動電路和一電驅(qū)控制器控制電路，該AC/AC驅(qū)動電路通過所述第一自動開關(guān)電連接所述永磁同步發(fā)電機(jī)，該AC/AC驅(qū)動電路電連接電驅(qū)控制器控制電路，所述AC/AC驅(qū)動電路電連接所述交流電網(wǎng)，所述電驅(qū)控制器通過AC/AC驅(qū)動電路將交流電網(wǎng)提供的工頻交流電轉(zhuǎn)換成變頻變壓交流電，驅(qū)動永磁同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
[0026]在一較佳實(shí)施例中，當(dāng)所述電源是蓄電池時，所述主控制器包含一 AC/DC整流電路、一主控制器控制電路和一DC/DC直流變換電路；所述AC/DC整流電路通過第二自動開關(guān)電連接永磁同步發(fā)電機(jī)，將所述永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電整流成直流電；所述DC/DC直流變換電路位于所述AC/DC整流電路與所述蓄電池之間，將AC/DC整流電路整流后的直流電變換為能對蓄電池進(jìn)行充電功率可控的直流電后對蓄電池充電；所述風(fēng)速傳感器、第一自動開關(guān)、第二自動開關(guān)分別電連接主控制器控制電路；或者
[0027]當(dāng)所述電源是交流電網(wǎng)時，所述主控制器包含一 AC/AC變流電路和一主控制器控制電路；所述AC/AC變流電路通過第二自動開關(guān)電連接所述永磁同步發(fā)電機(jī)，位于所述第二自動開關(guān)和所述交流電網(wǎng)之間，將所述永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的變頻變壓交流電變換成可向交流電網(wǎng)輸電的工頻交流電后向交流電網(wǎng)輸電；所述風(fēng)速傳感器、第一自動開關(guān)、第二自動開關(guān)分別電連接主控制器控制電路。
[0028]在一較佳實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器電連接所述電驅(qū)控制器內(nèi)部的控制電路，提供給所述電驅(qū)控制器驅(qū)動電機(jī)時所需位置信號。
[0029]本實(shí)用新型有益效果是:通過本實(shí)用新型一種升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電驅(qū)啟動系統(tǒng)可使得升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組啟動風(fēng)速明顯降低，同時保持升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在較高風(fēng)速時較高的氣動效率，可以大大增加低風(fēng)區(qū)的發(fā)電量。還可采用更低實(shí)度的葉片，從而使得升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組效率提高，降低風(fēng)輪成本，且因受風(fēng)面小使得抗風(fēng)能力提聞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1:升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖2:本實(shí)用新型升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動系統(tǒng)原理框圖。
[0032]圖3:本實(shí)用新型升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一較佳實(shí)施例的電驅(qū)啟動系統(tǒng)的具體原理示意圖；
[0033]圖4:本實(shí)用新型的升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動方法流程圖。
[0034]附圖標(biāo)號:1:永磁同步發(fā)電機(jī)；2:電驅(qū)控制器；3:主控制器；4:電源；5:風(fēng)輪；6:風(fēng)速傳感器；7.轉(zhuǎn)子位置傳感器；8:升力型葉片；9:中心軸；10:軸承；11:永磁轉(zhuǎn)子；12:定子；13:定子交流輸出和轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出電纜；14:電驅(qū)控制器控制電路；15:主控制器控制電路；K1:第一自動開關(guān)；K2:第二自動開關(guān)。I開關(guān)1(1、第二自動開關(guān)1(2和風(fēng)速傳感器68 3所示，電源4為離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所力發(fā)電機(jī)組所連接的交流電網(wǎng)。
直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能進(jìn)行變換以:電機(jī)組內(nèi)的永磁同步發(fā)電機(jī)1發(fā)出的交流倉泛；
速信號，進(jìn)行控制判斷；它還具有控制第一&能。
丁為接觸器或者繼電器。
勺直流電轉(zhuǎn)換成交流電，驅(qū)動永磁同步發(fā)電入端與電源4的直流電源接線端相連，其交:發(fā)電機(jī)1的交流電源接線端相連；電源4、毛機(jī)1串聯(lián)成一啟動電路；該第一自動開關(guān)司，以控制該啟動電路的啟動/停止。
論動開關(guān)1(2與永磁同步發(fā)電機(jī)的交流電源[源4的直接電源接線端相連；該主控制器軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪5加速旋轉(zhuǎn)至大于nmin，使其由風(fēng)力持續(xù)帶動垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)速大于nmin之上，從而獲得足夠驅(qū)動轉(zhuǎn)矩維持風(fēng)力發(fā)電機(jī)組持續(xù)發(fā)電。此時，永磁同步發(fā)電機(jī)I相當(dāng)于永磁同步電動機(jī)。
[0046]當(dāng)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速η大于nmin后，主控制器3立即切斷第一自動開關(guān)K1，閉合第二自動開關(guān)K2，在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組5的帶動下永磁同步發(fā)電機(jī)I旋轉(zhuǎn)，此時永磁同步發(fā)電機(jī)I處于發(fā)電狀態(tài)，主控制器3將永磁同步發(fā)電機(jī)I發(fā)交流電轉(zhuǎn)換成直流電，向電源4充電。
[0047]以下通過一臺額定功率200W，額定風(fēng)速12m/s的升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為例，說明本實(shí)用新型的啟動系統(tǒng)和啟動方法。本實(shí)用新型公開的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電驅(qū)啟動系統(tǒng)及方法的氣動設(shè)計(jì)結(jié)果是:在外界風(fēng)速V大于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠切入發(fā)電的最低風(fēng)速vmin以及外界風(fēng)速V小于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最高運(yùn)行風(fēng)速vmax，且垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速η小于在該最低風(fēng)速vmin時垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以維持運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電的最低轉(zhuǎn)速nmin時,借助永磁同步發(fā)電機(jī)I作為永磁電動機(jī)，帶動風(fēng)輪5加速旋轉(zhuǎn)至大于nmin后接入主控制器3,使其由風(fēng)力持續(xù)帶動垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)速大于nmin之上，從而獲得足夠驅(qū)動轉(zhuǎn)矩維持風(fēng)力發(fā)電機(jī)持續(xù)發(fā)電。其中，在額定功率200W，額定風(fēng)速12m/s的升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中vmin為3m/s, vmax為20m/s, nmin為100r/min。
[0048]本實(shí)用新型的啟動方法步驟如下，如圖2、圖4所示:
[0049]第一步，開始，通過風(fēng)速傳感器6，測量外界風(fēng)速并傳給主控制器3 ;
[0050]第二步，當(dāng)外界風(fēng)速V大于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠切入發(fā)電的最低風(fēng)速vmin以及V小于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最高運(yùn)行風(fēng)速vmax，且垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速η小于在該最低風(fēng)速vmin時垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以維持運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電的最低轉(zhuǎn)速nmin時,主控制器3斷開第二自動開關(guān)K2，閉合第一自動開關(guān)K1，啟動電路工作，電驅(qū)控制器2將電源4提供的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，驅(qū)動永磁同步發(fā)電機(jī)I旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而，帶動垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組旋轉(zhuǎn)至較高轉(zhuǎn)速；
[0051]第三步，當(dāng)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速η大于nmin時，主控制器3斷開第一自動開關(guān)K1，閉合第二自動開關(guān)K2，切入充電電路，此時，永磁同步發(fā)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，主控制器3將永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，向電源4充電；
[0052]第四步，延長一段時間后，返回第一步，重復(fù)上述步驟。
[0053]較佳地，驅(qū)動一次以后，一般間隔一段時間才能再次判斷條件后才能再次驅(qū)動，以節(jié)省電源4電力。故所述第四步返回第一步進(jìn)行再啟動時，具有一延遲時間。在本例中延遲時間600秒,如圖4所示。
[0054]較佳地，在一具體較佳實(shí)施例中，所述電源4是一蓄電池，所述電驅(qū)控制器2采用如圖3所示原理結(jié)構(gòu)，所述電驅(qū)控制器2包含一 DC/AC逆變電路和一電驅(qū)控制器控制電路14，該DC/AC逆變電路通過所述第一自動開關(guān)Kl電連接所述永磁同步發(fā)電機(jī)I，該DC/AC逆變電路電連接電驅(qū)控制器控制電路14，所述DC/AC逆變電路電連接所述電源4。即通過DC/AC逆變電路把電源4的直流電轉(zhuǎn)換為能驅(qū)動永磁同步發(fā)電機(jī)I的交流電，該交流電的相位與轉(zhuǎn)子位置之間存在一定關(guān)系以形成驅(qū)動電磁轉(zhuǎn)矩；所述電驅(qū)控制器2的技術(shù)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有電動自行車、電動汽車等配置的各種永磁無刷直流電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中；該驅(qū)動技術(shù)包括有位置傳感器和無位置傳感器兩種方式。[0055]較佳地，在一具體較佳實(shí)施例中，所述電源4是一蓄電池，所述主控制器3采用如圖3所示原理結(jié)構(gòu)，所述主控制器3包含一 AC/DC整流電路、一主控制器控制電路15和一DC/DC直流變換電路；所述AC/DC整流電路通過第二自動開關(guān)K2電連接永磁同步發(fā)電機(jī)1，將所述永磁同步發(fā)電機(jī)I發(fā)出的交流電整流成直流電；該DC/DC直流變換電路位于AC/DC整流電路與該電源4之間，將該AC/DC整流電路整流后的直流電變換為能對該電源4進(jìn)行充電功率可控的直流電后對該電源4進(jìn)行充電電源4。所述風(fēng)速傳感器6、第一自動開關(guān)K1、第二自動開關(guān)K2分別電連接主控制器控制電路15，以采用風(fēng)速信號，控制第一自動開關(guān)K1、第二自動開關(guān)K2的通/斷。
[0056]較佳地，在其他較佳實(shí)施例中，所述電源4還可以是一并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所連接的交流電網(wǎng)，所述電驅(qū)控制器2采用以下原理結(jié)構(gòu):所述電驅(qū)控制器2包含一 AC/AC驅(qū)動電路和一電驅(qū)控制器控制電路，該AC/AC驅(qū)動電路通過所述第一自動開關(guān)Kl電連接所述永磁同步發(fā)電機(jī)I，該AC/AC驅(qū)動電路電連接電驅(qū)控制器控制電路，所述AC/AC驅(qū)動電路電連接所述交流電網(wǎng)，所述電驅(qū)控制器通過AC/AC驅(qū)動電路將交流電網(wǎng)提供的工頻交流電轉(zhuǎn)換成變頻變壓交流電，驅(qū)動永磁同步發(fā)電機(jī)I旋轉(zhuǎn)。
[0057]較佳地，在其他較佳實(shí)施例中，所述電源4還可以是一并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所連接的交流電網(wǎng)，所述主控制器3采用以下原理結(jié)構(gòu):所述主控制器3包含一 AC/AC變流電路和一主控制器控制電路；所述AC/AC變流電路通過第二自動開關(guān)K2電連接所述永磁同步發(fā)電機(jī)，位于所述第二自動開關(guān)K2和所述交流電網(wǎng)之間，將所述永磁同步發(fā)電機(jī)I發(fā)出的變頻變壓交流電變換成可向交流電網(wǎng)輸電的工頻交流電后向交流電網(wǎng)輸電；所述風(fēng)速傳感器
6、第一自動開關(guān)K1、第二自動開關(guān)K2分別電連接主控制器控制電路，以采用風(fēng)速信號，控制第一自動開關(guān)K1、第二自動開關(guān)K2的通/斷。
[0058]在本實(shí)用新型的一具體較佳實(shí)施例中，如圖3所示，在電驅(qū)啟動時，所述永磁同步發(fā)電機(jī)I采用具有位置傳感器的方式驅(qū)動，轉(zhuǎn)子位置傳感器7設(shè)置在永磁同步發(fā)電機(jī)I的定子上，該轉(zhuǎn)子位置傳感器7電連接該電驅(qū)控制器2，即電連接所述電驅(qū)控制器控制電路14，以檢測永磁同步發(fā)電機(jī)磁鋼的位置，即為轉(zhuǎn)子的位置，以此作為基礎(chǔ)，驅(qū)動永磁同步發(fā)電機(jī)I旋轉(zhuǎn)。
[0059]該永磁同步發(fā)電機(jī)I是三相永磁同步發(fā)電機(jī)，如圖3所示，所述AC/DC整流電路為三相全橋整流電路，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器7為霍爾型位置傳感器，該霍爾型位置傳感器為3個，以120度電角度分布于該三相永磁同步發(fā)電機(jī)的定子鐵芯表面。
[0060]在本實(shí)用新型的另一具體較佳實(shí)施例中，在電驅(qū)啟動時，所述永磁同步發(fā)電機(jī)I采用無位置傳感器的方式驅(qū)動時，通過檢測接入到電驅(qū)控制器2的電壓和電流，并由電驅(qū)控制器2內(nèi)的程序以及電驅(qū)控制器控制電路14完成永磁同步發(fā)電機(jī)I轉(zhuǎn)子位置判斷，進(jìn)而驅(qū)動永磁同步發(fā)電機(jī)I旋轉(zhuǎn)。
[0061]通過本實(shí)用新型所述的啟動系統(tǒng)，使得升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動風(fēng)速可以為維持發(fā)電的最低風(fēng)速vmin。該啟動風(fēng)速vmin —般在2?4m/s之間，從而可以使得垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動風(fēng)速降低到2?4m/s，實(shí)現(xiàn)低風(fēng)速段的發(fā)電能力和提高年發(fā)電量。
【權(quán)利要求】
1.一種升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動系統(tǒng)，以升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)的永磁同步發(fā)電機(jī)為基礎(chǔ)，其特征在于，它包含： 一電驅(qū)控制器，所述電驅(qū)控制器分別電連接升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)的永磁同步發(fā)電機(jī)和一具有充電和供電功能的電源，串聯(lián)成一啟動電路；所述電驅(qū)控制器利用所述電源作為輸入驅(qū)動永磁同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)； 一第一自動開關(guān)，串聯(lián)在所述永磁同步發(fā)電機(jī)與所述電驅(qū)控制器之間； 一主控制器，所述主控制器串聯(lián)在所述永磁同步發(fā)電機(jī)的交流輸出端與所述電源之間，形成一發(fā)電電路；所述永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)過所述主控制器變換后向所述電源輸電； 一第二自動開關(guān)串聯(lián)在發(fā)電電路上，電連接永磁同步發(fā)電機(jī)和主控制器； 所述主控制器分別電連接所述第一自動開關(guān)和所述第二自動開關(guān)；以控制所述第一自動開關(guān)和所述第二自動開關(guān)的閉合和斷開； 一風(fēng)速傳感器，所述風(fēng)速傳感器電連接所述主控制器，把風(fēng)速信號傳送給所述主控制器； 當(dāng)外界風(fēng)速V大于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠切入發(fā)電的最低風(fēng)速vmin以及低于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最高運(yùn)行風(fēng)速，且垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速η小于在該最低風(fēng)速vmin時垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以維持運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電的最低轉(zhuǎn)速nmin時，所述主控制器控制所述第一自動開關(guān)閉合，所述電驅(qū)控制器利用所述電源作為輸入驅(qū)動所述永磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而帶動垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組加速旋轉(zhuǎn)，使垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速η大于nmin ;此時，所述永磁同步發(fā)電機(jī)相當(dāng)于永磁電動機(jī)； 當(dāng)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速η大于nmin后，所述主控制器立即切斷所述第一自動開關(guān)，閉合所述第二自動開關(guān)，在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的帶動下永磁同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，此時永磁同步發(fā)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，所述永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)過所述主控制器變換后向電源輸電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動系統(tǒng)，其特征在于，所述電源是離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所連接的蓄電池或所述電源是并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所連接的交流電網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動系統(tǒng)，其特征在于，還包括有設(shè)置在永磁同步發(fā)電機(jī)的定子上的轉(zhuǎn)子位置傳感器，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器電連接該電驅(qū)控制器；所述永磁同步發(fā)電機(jī)在電驅(qū)啟動時采用具有位置傳感器的控制方式驅(qū)動控制永磁同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動系統(tǒng)，其特征在于，所述永磁同步發(fā)電機(jī)為三相永磁同步發(fā)電機(jī)；所述轉(zhuǎn)子位置傳感器為霍爾型位置傳感器，該霍爾型位置傳感器為3個，以120度電角度分布于三相永磁同步發(fā)電機(jī)的定子鐵芯表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動系統(tǒng)，其特征在于，所述永磁同步發(fā)電機(jī)在電驅(qū)啟動時采用無位置傳感器的控制方式驅(qū)動控制所述永磁同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一自動開關(guān)和第二自動開關(guān)為接觸器或者繼電器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述電源是蓄電池時，所述電驅(qū)控制器包含一 DC/AC逆變電路和一電驅(qū)控制器控制電路，該DC/AC逆變電路通過所述第一自動開關(guān)電連接所述永磁同步發(fā)電機(jī)，該DC/AC逆變電路電連接電驅(qū)控制器控制電路，所述DC/AC逆變電路電連接蓄電池，所述電驅(qū)控制器通過DC/AC逆變電路將蓄電池提供的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，驅(qū)動永磁同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；或者 當(dāng)所述電源是交流電網(wǎng)時，所述電驅(qū)控制器包含一 AC/AC驅(qū)動電路和一電驅(qū)控制器控制電路，該AC/AC驅(qū)動電路通過所述第一自動開關(guān)電連接所述永磁同步發(fā)電機(jī)，該AC/AC驅(qū)動電路電連接電驅(qū)控制器控制電路，所述AC/AC驅(qū)動電路電連接所述交流電網(wǎng)，所述電驅(qū)控制器通過AC/AC驅(qū)動電路將交流電網(wǎng)提供的工頻交流電轉(zhuǎn)換成變頻變壓交流電，驅(qū)動永磁同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述電源是蓄電池時，所述主控制器包含一 AC/DC整流電路、一主控制器控制電路和一 DC/DC直流變換電路；所述AC/DC整流電路通過第二自動開關(guān)電連接永磁同步發(fā)電機(jī)，將所述永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電整流成直流電；所述DC/DC直流變換電路位于所述AC/DC整流電路與所述蓄電池之間，將AC/DC整流電路整流后的直流電變換為能對蓄電池進(jìn)行充電功率可控的直流電后對蓄電池充電；所述風(fēng)速傳感器、第一自動開關(guān)、第二自動開關(guān)分別電連接主控制器控制電路；或者 當(dāng)所述電源是交流電網(wǎng)時，所述主控制器包含一 AC/AC變流電路和一主控制器控制電路；所述AC/AC變流電路通過第二自動開關(guān)電連接所述永磁同步發(fā)電機(jī)，位于所述第二自動開關(guān)和所述交流電網(wǎng)之間，將所述永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的變頻變壓交流電變換成可向交流電網(wǎng)輸電的工頻交流電后向交流電網(wǎng)輸電；所述風(fēng)速傳感器、第一自動開關(guān)、第二自動開關(guān)分別電連接主控制器控制電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器電連接所述電驅(qū)控制器內(nèi)部的控制電路，提供給所述電驅(qū)控制器驅(qū)動電機(jī)時所需位置信號。
【文檔編號】H02P9/00GK203627089SQ201320844784
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】王建輝, 宋佩棟 申請人:國能風(fēng)力發(fā)電有限公司