[实用新型]一种专用于风力发蓄电系统的增频增压装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，尤其涉及带有储能装置的风力发电系统。

背景技术

在独立运行的中小风力发电系统中，一般将风力发电机输出的能量进行整流，再把整流后的脉动直流能量储存入蓄电池，直流负载直接由蓄电池供电，交流负载则由蓄电池通过逆变装置供电，这种模式的弊端是风能利用系数小，可利用的风速范围很窄，特别是中低风速时风力发电机电压经整流后等于或低于被充电的电池电压，风能存不到电池里去，而只能浪费在“飞转”运动的磨损之中。

此前，已有“一次可控无触点风能吸收器”、“一次可控有触点风能吸收器”、“二次可控无触点风能吸收器”及“二次可控有触点风能吸收器”等专利技术通过变压的方式提高了整流输出侧的直流电压，但对于额定转速不高、转子磁极对数不多的风力发电机而言，这些技术需要大大增加变压器一次和二次绕组(增加电感量)，即需要增加体积和成本，否则会由于电源频率较低而造成变压器一次损耗加大，严重浪费风能，甚至难以实现中低风速升压充电。

实用新型内容

为了解决风能利用系数小、可利用的风速范围很窄的技术问题，本实用新型提供了一种专用于风力发蓄电系统的增频增压装置。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种专用于风力发蓄电系统的增频增压装置，其特征在于：由斩波器A、检测控制器C和脉冲变压器B构成，斩波器A与脉冲变压器B的原边线圈和检测控制器C连接，脉冲变压器B的副边线圈与蓄电池连接。

所述斩波器由无触点开关构成，其中无触点开关可以是GTR、GTO、MOSFET、SIT、SITH、IGBT、IPM、IGCT可控电力电子器件。

所述检测控制器可以是芯片或智能型无触点开关器件或器件与芯片组合构成的模块。

在风力发电机输出端与蓄电池之间增设一套增频增压装置使风力发电机输出的低压低频交流电也能存储在蓄电池中，从而保证风机叶片所吸收的绝大部分有效风能部可以被接收和储存，既提高了风力发电系统的风能利用效率，又避免了风力发电机因空载而飞转的危害。同时，这种装置结构简单、实现容易、体积小、成本低，便于推广。

附图说明

图1是普通风力发蓄电系统的结构原理图；

图2是本实用新型配有增频增压装置的风力发蓄电系统的结构原理图；

具体实施方式

图1为普通风力发蓄电系统能量吸收、转换、存储和输送的结构原理图。如图所示：功率控制器D和检测控制器C安装于整流模块Z与蓄电池E之间，检测控制器C连接于整流模块Z两个输出端之间，用于检测整流模块Z输出的电压，检测控制器C同时与功率控制器D和继电器J连接，根据检测到的整流模块Z输出的电压值来控制功率控制器D和继电器J的工作，功率控制器D还与逆变装置F2和整流模块Z输出端连接，逆变装置F1安装于蓄电池E输出端，其中功率控制器D和继电器J用于控制高风速时的多余能量并钳制风力发电机输出端电压。系统工作原理如下：风力发电机输出的L1、L2和L3三相交流电压经整流模块Z整流，再经检测控制器C检测，当风力较强(接近额定风速)、整流输出直流电压值可直接满足充电要求时，风能直接存入蓄电池E或经逆变器F2转换利用，储存于蓄电池E中的直流电可以直接驱动直流负载，也可以通过逆变器F1转换为交流电来带动交流负载。当风速超过额定值致使整流电压过高时，通过功率控制器D和继电器J释放掉多余能量。

本实用新型的配有增频增压装置的风力发蓄电系统如图2所示，该系统是在整流模块Z输出端与蓄电池E之间增设一套增频增压装置，增频增压装置由斩波器A、检测控制器C和脉冲变压器B构成，斩波器A与脉冲变压器B原边线圈和检测控制器C连接，脉冲变压器B副边线圈与蓄电池E连接，检测控制器C与整流模块Z输出端、继电器J、功率控制器D和斩波器A连接。斩波器A是指将直流或交流电压斩成脉冲电压的装置，可以由任一类无触点开关或模块构成。无触点开关可以是GTR、GTO、MOSFET、SIT、SITH、IGBT、IPM、IGCT等各类可控电力电子器件。检测控制器C是指用于控制斩波器通断和斩波频率的芯片或模块或器件，可以是各类芯片型模块或各类智能型无触点开关器件或器件与芯片组合构成的模块。脉冲变压器B是指用来提升脉冲电压幅值的变压器，与普通变压器结构和原理基本相同。当实际风速接近额定风速范围时，风力发电机输出电压经整流后直接与电池E相接，当实际风速低于额定风速时，通过增频增压装置将低压风能转化成高压脉冲存入蓄电池E。其运行原理如下：风力发电机输出的三相L1、L2和L3交流电压经整流模块Z整流，再经检测控制器C检测，当风力较强(接近额定风速)、整流输出直流电压值可直接满足充电要求时，检测控制器C驱动继电器J，继电器J的常开触点直接连通直流充电回路，风能直接存入电池E或经过逆变装置F2转换利用，当风 力较弱、整流输出直流电压值等于或低于被充电电池的端电压时，不满足充电条件，检测控制器C驱动斩波器A，整流模块Z输出的欠压直流经斩波器A斩成较高频率(大于50HZ)的脉冲，经脉冲变压器B升压后对蓄电池E充电。图中功率控制器D根据检测控制器C传送的检测值工作，在整流电压值不超过规定极限的情况下禁止直流通过，当风速超过额定值致使整流电压很高(超过规定极限)时开始工作，其作用是将多余的能量释放掉或旁路送走，以免损坏蓄电池，同时也通过增加风电荷载来抑制风力发电机飞转。