[实用新型]一种基于功率扰动控制的小型风力发电系统

说明书

技术领域

 本实用新型属于风力发电领域，具体涉及一种基于功率扰动控制的小型风力发电系统。 

背景技术

风力发电系统一般由风机、风力发电机、控制装置、蓄电池组以及负载组成。风力发电系统包括离网小型风力发电系统和单机装机容量较大的并网运行风力发电系统两种类型。离网独立运行的小型风力发电系统一般建立在电力网络未覆盖的通信基站、气象观测站、边防海岛、边远山区等区域。蓄电池作为风力发电系统中的不可或缺的储能装置，能够在风力充足的情况下，通过风机叶片捕捉风能并带动发电机将机械能转化为化学能存储在蓄电池中，在无风或低风速时将蓄电池中的化学能转化成电能向负载供电。

在风力发电系统中，由于风能是不确定的，当风力发电系统需要发电时风力可能不足，而不需要为大功率负载供电时可能风力较大；当风力发电机运行时，若负载功率低于风机捕获的风能时，便会使风力机转速过大而导致飞车；若风机瞬时输出电流过大也会导致发电机过载，烧毁线圈。因此，风力发电系统的功率控制显得尤其重要。但是，传统的风力发电系统中主要采用风速自动跟踪控制，这需要风力发电系统中加入风力检测装置，按当前风速，根据风机最佳功率负载曲线的给出额定功率，与发电机的输出功率求差得到误差值，经过PI调节器得出发电机的可控参数值，通过调节发电机输出电流的大小，最终实现发电机输出功率的调节。这种控制方式，需要额外增加风力检测装置，结构比较复杂，成本较高。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术的不足，提供了一种结构简单、成本较低的基于功率扰动控制的小型风力发电系统。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种基于功率扰动控制的小型风力发电系统，包括风机叶片、风力发电机、控制装置、蓄电池组、整流器、逆变器和负载，其特征在于，所述控制装置包括电流采样电路、电压采样电路、最大功率点跟踪控制电路、充电电路和放电电路；所述电流采样电路用于采集风力发电机输出的电流；电流采样电路的输入端与风力发电机相连，输出端与最大功率点跟踪控制电路相连；所述电压采样电路用于采集风力发电机输出的电压，电压采样电路的输入端与风力发电机相连，输出端与最大功率点跟踪控制电路相连；所述最大功率点跟踪控制电路用于采用功率扰动的方式使风力发电机以最大功率输出，最大功率点跟踪控制电路与电流采样电路、电压采样电路和风力发电机均相连；所述充电电路用于对蓄电池组进行充电控制，充电电路的输入端与风力发电机相连，输出端与蓄电池组相连；所述放电电路用于对蓄电池组进行放电控制，放电电路的输入端与蓄电池组相连，输出端与负载相连。

本实用新型所述的基于功率扰动控制的小型风力发电系统，通过采用电流采样电路、电压采样电路和最大功率点跟踪控制电路能够保证风力发电机的输出功率始终保持在最大功率点附近运行，而且不需要额外增加风力检测装置，结构简单，成本低廉；本实用新型平衡了风力发电系统的输入功率和负载功率，可有效防止风力过强时发电机过载等问题。

进一步的，其还包括DC/DC变换器，所述DC/DC变换器用于将蓄电池组输出的固定的直流电转换为电压电流大小可调的直流电，DC/DC变换器与蓄电池组相连。

如此设置，可以使该风力发电系统不仅可以对交流负载进行供电，也可以对直流负载进行供电。

进一步的，所述整流器包括一不可控整流桥电路。

如此设置，不仅可以把风力发电机输出的交流电变换为适合蓄电池充电的直流电，在风力过小而不足以驱动风力发电机的时候，还能通过二极管的单向导通特性防止蓄电池对风力发电机反向供电，起到保护风力发电系统的作用。

进一步的，其还包括蓄电池参数采样电路，所述蓄电池参数采样电路用于实时对蓄电池组的端电压进行采样；所述蓄电池参数采样电路与充电电路和蓄电池组相连。

如此设置，可以使充电电路的充电电流随着蓄电池端电压的升高而降低，使得充电过程中的能量损失降到最低，延长蓄电池组的使用寿命。     进一步的，其还包括温度检测电路，所述温度检测电路用于检测蓄电池组的实时温度，所述温度检测电路与充电电路和蓄电池组相连。

如此设置，可以使充电电路在充电过程中根据蓄电池温度的改变对充电曲线进行修正。

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。

附图说明

图1为本实用新型所述控制装置的结构框图；

图2为系统电路原理图；

图3为充电电路的电路原理图；

图4为放电电路的电路原理图；

图5为整流器的电路原理图；

图6为逆变器的电路原理图；

图7为DC/DC变换器的电路原理图。