CN102235304A - 一种小风电控制装置 - Google Patents

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王淼
赵志强
樊长在
侯建江
杨华
***
武卫革
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Abstract

本发明涉及一种小风电控制装置，属于风电并网发电技术领域。技术方案是包括***控制器、风能控制器、偏航***、大风保护***、过流保护***，***控制器通过本地界面和远程界面进行数据命令交换，风机控制器采集风机的风速、风向、机舱方向、电压和电流信号送入***控制器，***控制器针对采集到的数据对风机组各个环节进行控制，通过偏航***进行偏航操作，通过大风保护***、过流保护***进行保护。本发明具有如下功能：故障处理；偏航功能；解缆功能；大风保护；电机过载保护；便于推广应用，节能环保，降低成本。

Description

一种小风电控制装置
 
技术领域：
本发明涉及一种小风电控制装置，属于风电并网发电技术领域。
背景技术：
发明内容： 
本发明目的是提供一种小风电控制装置，便于推广应用，节能环保，降低成本，解决背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种小风电控制装置，包括***控制器、风能控制器、偏航***、大风保护***、过流保护***，***控制器通过本地界面和远程界面进行数据命令交换，风机控制器采集风机的风速、风向、机舱方向、电压和电流信号送入***控制器，***控制器针对采集到的数据对风机组各个环节进行控制，通过偏航***进行偏航操作，通过大风保护***、过流保护***进行保护。
本发明的***控制器是ATmega128单片机，具有价格低、扩展口多、双串口等特点，还具有EEPROM可存储控制参数。
所说的风机控制器时时采集风机的风速、风向、机舱方向、电压和电流信号，经过计算处理通过通讯单元，RS485通讯传输给***控制器ATmega128中。***控制器针对采集到的数据对风机组各个环节进行控制。
本发明在风速稳定地不低于3m/s时进行偏航操作，在风速小于8m/s、机舱方向角大于3000°或小于600°时进行解缆操作，风速超过10m/s时或电流过流时进行保护。
本发明通过RS232与液晶屏通讯，显示相关信息；通过远程通讯时时监控风机运行状态。其中机舱方向采集使用高精度电位器，通过计算得到电位器的电阻值，来确定机舱的现在方位，同时判断是否缴缆。
大风保护***，在风速超过定值(如10m/s)时，使风机和风向偏差90°，防止桨叶转速过快，从而保护发电机。
过流保护***，在交流电流大于电机满功率电流时，使风机和风向偏差一定角度，在满足满功率发电的情况下，防止桨叶转速过快，从而保护发电机。
本发明具有故障处理功能，故障的诊断一是根据机组电气部分测量值的大小，二是根据安装在风机各主要部件的传感器反馈的开关信号；在检测完各种故障进行综合处理；待机故障消除后持续30min内都没有故障，清除***当前的故障状态为自动运行状态，否则保持原来的状态不变。
本发明具有解缆功能，解缆动作的执行机构也是偏航电机，解缆动作的条件是：（1）发生了过缠绕故障，或在风速不超过一定值(如10m/s)时发生了缠绕故障；（2）缠绕故障是根据机舱方向角作为判定依据。如在风速小于8m/s，机舱方向角大于3000°或小于600°时；由于处于过缠绕时，如再缠绕下去就会造成重大事故，所以一旦检测到过缠绕故障，主控制器报故障，接下来的偏航动作被禁止，从而防止了电缆进一步缠绕。
本发明的有益效果是：本发明具有如下功能：故障处理；偏航功能；解缆功能；大风保护；电机过载保护；便于推广应用，节能环保，降低成本。
附图说明：
图1为本发明结构示意图；
图2为主程序流程图；
图3为偏航流程图。
具体实施方式：
以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
在实施例中，一种小风电控制装置，包括***控制器、风能控制器、偏航***、大风保护***、过流保护***，***控制器通过本地界面和远程界面进行数据命令交换，风机控制器采集风机的风速、风向、机舱方向、电压和电流信号送入***控制器，***控制器针对采集到的数据对风机组各个环节进行控制，通过偏航***进行偏航操作，通过大风保护***、过流保护***进行保护。
***控制器对风力发电机组的运动过程进行控制。上电后，***控制器的软件运行可以分为以下几个阶段：
（1）初始化：***控制器首先初始化内部的各芯片，确保主芯片的正常工作。而后，将机组置于待机状态，同时加载主运行参数及***保护限值，运行各个测量单元和传感器，丢弃测量单元刚开始工作时的错误数据，几秒钟后，各测量单元即可以实现准确测量。
（2）自检：***控制器将机组置于待机状态，运行各个测量单元及故障检测单元，如果测得故障，则进行故障保护，待故障消除后，可以进入下一阶段的运行。
（3）正式运行：***控制器在自检结束确认没有故障后，将机组置于自动运行状态，然后循环运行各个测量单元、故障检测单元、保护动作的综合决定子程序、各种动作机构（包括偏航机构、刹车机构、解缆机构）的控制命令发出子程序，从而实现对机组的控制。
1、故障处理：故障的诊断一是根据机组电气部分测量值的大小，二是根据安装在风机各主要部件的传感器反馈的开关信号。在检测完各种故障进行综合处理。待机故障消除后持续30min内都没有故障，清除***当前的故障状态为自动运行状态，否则保持原来的状态不变。
2、偏航功能：偏航功能的执行机构是偏航电机，偏航电机的动作命令由***控制器发出。（1）风速稳定地不低于一定值（如3m/s），风速太低的时候，即使风力机处于正对的迎风方向，风力机也不可能并网发电的，这个时候偏航不但没有意义，而且会因为偏航电机的动作而消耗电网的电力。（2）未处于解缆的过程中，由于缠绕故障危害巨大，所以解缆比偏航更重要；另外，解缆的时候，机舱是要转过至少10分钟，所以这过程中肯定会出现风向不对正的信号，而这时候***正处于停机故障状态根本没有并网发电，偏航也没必要。
3、解缆功能：解缆动作的执行机构也是偏航电机，解缆动作的条件是：（1）发生了过缠绕故障，或在风速不超过一定值(如10m/s)时发生了缠绕故障。（2）缠绕故障是根据机舱方向角作为判定依据。如在风速小于8m/s，机舱方向角大于3000°或小于600°时。由于处于过缠绕时，如再缠绕下去就会造成重大事故。所以一旦检测到过缠绕故障，主控制器报故障，接下来的偏航动作被禁止，从而防止了电缆进一步缠绕。
4、大风保护功能：大风保护动作的条件是：在风速超过定值(如10m/s)时，使风机和风向偏差90°，防止桨叶转速过快，从而保护发电机。
5、电机过载保护功能：电机过载保护动作的条件是：在交流电流大于电机满功率电流时，使风机和风向偏差一定角度，在满足满功率发电的情况下，防止桨叶转速过快，从而保护发电机。

Claims (6)

1.一种小风电控制装置，其特征在于包括***控制器、风能控制器、偏航***、大风保护***、过流保护***，***控制器通过本地界面和远程界面进行数据命令交换，风机控制器采集风机的风速、风向、机舱方向、电压和电流信号送入***控制器，***控制器针对采集到的数据对风机组各个环节进行控制，通过偏航***进行偏航操作，通过大风保护***、过流保护***进行保护。
2.根据权利要求1所述之小风电控制装置，其特征在于***控制器是ATmega128单片机。
3.根据权利要求1或2所述之小风电控制装置，其特征在于所说的风机控制器时时采集风机的风速、风向、机舱方向、电压和电流信号，经过计算处理通过通讯单元，RS485通讯传输给***控制器ATmega128中，***控制器针对采集到的数据对风机组各个环节进行控制。
4.根据权利要求1或2所述之小风电控制装置，其特征在于本发明在风速稳定地不低于3m/s时进行偏航操作，在风速小于8m/s、机舱方向角大于3000°或小于600°时进行解缆操作，风速超过10m/s时或电流过流时进行保护。
5.根据权利要求1或3所述之小风电控制装置，其特征在于大风保护***，在风速超过定值时，使风机和风向偏差90°，防止桨叶转速过快，从而保护发电机。
6.根据权利要求1或3所述之小风电控制装置，其特征在于过流保护***，在交流电流大于电机满功率电流时，使风机和风向偏差一定角度，在满足满功率发电的情况下，防止桨叶转速过快，从而保护发电机。
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