[实用新型]一种新型永磁直驱式风力发电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型风力发电系统，特别是涉及一种新型永磁直驱式风力发电系统。

背景技术

随着经济发展对电能的需求日益扩大以及从环境保护角度出发，风力发电的重要性已无可替代。我国海岸线长，再加上西北地区人口稀少的辽阔平原地带，因此可利用的风能资源十分丰富。近年来国内风力发电规模不断扩大，单机容量也进一步扩大，大规模并网发电就需要可靠稳定的控制技术和准确的实时监测技术。

矩阵变换器具有优良的输入输出特性，与永磁同步发电机的优良发电性能相结合，组成新型的直驱式永磁风力发电系统。永磁同步发电机的风力机与发电机直接耦合，省去了中间的齿轮箱，称为直驱式结构，减小了系统运行噪声，提高了系统运行可靠性。远程通信监控模块的使用更是提高了系统的可控性与稳定性。

发明内容

本实用新型公开了一种新型永磁直驱式风力发电系统，为大规模的风力并网发电提供可靠稳定的控制技术和准确的实时监测技术，整套系统灵活、高效、稳定。

本实用新型采用的技术方案是：一种新型永磁直驱式风力发电系统，其特征在于：含可调节叶片角度的永磁同步风力发电机、转速检测器、电压传感器、含风速传感器的远程通信监控模块、矩阵变换器、DSP+FPGA的控制模块等。

可调节角度叶片可根据置于远程通信监控模块内的风速传感器所测得的实时风速数据从数据库中匹配出与当前风速对应的最佳叶片倾斜角，从而自动进行调节以选择最优角度，可在不同风速和不同风向时都能获得风力机叶片的最大转速。

安装在风力发电装置背风面的远程通信监控模块通过数据总线连接DSP，通过GSM公网进行通讯的无线信号发射接收装置连接远程监控显示终端，可远程监控单个发电机组及其变流系统运行情况并对系统加以控制。

数字信号处理器DSP采集转速信号、输入相电压信号、并依据给定的输出电压频率和幅值、输入功率因数等指令信号，通过矩阵变换器空间矢量调制算法，输出PWM信号，协同FPGA通过隔离电路、驱动电路控制矩阵变换器变换电能，实现系统并网发电。

综上所述，本实用新型主要优点为：

1)可调的叶片可根据实时风速数据而自动进行角度调节，以获取风力机最大转速，提高了发电效率。

2)用于远程通信监控的无线信号发射接收装置，安装在风力发电装置的背风面减弱风蚀和风沙的损害；通过GSM公网进行通讯，避免了信号盲区，且节约了搭建专用通信线路成本。

3)永磁同步发电机的风力机与发电机直接耦合，省去了中间的齿轮箱，减小了系统运行噪声，提高了系统运行可靠性；结合矩阵变换器具有优良的输入输出特性，实现电能的高效变换。

附图说明

图1是本实用新型的各模块构成示意图。

图2是本实用新型的远程通信模块安装位置图。

附图标记说明：

1、含风速传感器的通信模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本实用新型，应注意本实施方式仅仅解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种新型永磁直驱式风力发电系统，包括：含可调节叶片角度的永磁同步风力发电机、转速检测器、电压传感器、含风速传感器的远程通信监控模块、受监控模块控制的自动断路装置、矩阵变换器、DSP协同FPGA的控制模块等。

风力发电机叶片角度可根据置于远程通信监控模块内的风速传感器所测得的实时风速数据，再从数据库中匹配出与当前风速对应的最佳叶片倾斜角，从而自动进行调节以选择最优角度，可在不同风速和不同风向时都能获得风力机叶片的最大转速，提高发电效率。

含远程通信监控模块，通过数据总线连接DSP，通过GSM公网进行通讯的无线信号发射接收装置连接远程监控显示终端，通过GSM公网进行通讯，避免了信号盲区，且节约了搭建专用通信线路成本；该模块安装在风力发电装置的背风面可减弱风蚀和风沙的损害。该模块功能包括：监控单元通过数据总线与DSP实现信号互换，负责监测单个发电机组及其变流系统是否正常工作，一旦出现故障立即通过DSP控制路由器实现断网，防止破坏电网并为检修做准备；远程通信单元可实现远程通信功能，实现远程监控发电系统实时数据，提供远程手动切断电网功能；

永磁同步发电机的风力机与发电机直接耦合，DSP为主处理器，FPGA为协处理器的控制模块，数字信号处理器DSP采集转速信号、输入相电压信号、并依据给定的输出电压频率和幅值、输入功率因数等指令信号，通过矩阵变换器空间矢量调制算法，输出PWM信号，协同FPGA通过隔离电路、驱动电路控制矩阵变换器变换电能，实现系统并网发电。