專利名稱：小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輔助控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
CN 202273809 U說(shuō)明書(shū)1/3頁(yè) 小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輔助控制裝置[0001]技術(shù)領(lǐng)域[0002]本實(shí)用新型涉及發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)，具體說(shuō)是一種離網(wǎng)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)輔助控制裝置。[0003]背景技術(shù)[0004]風(fēng)機(jī)控制器是離網(wǎng)型小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分。而市售的離網(wǎng)型風(fēng)機(jī)控制器中，例如FDC500離網(wǎng)型小型垂直軸風(fēng)機(jī)控制器(鄭州恒天重工有限公司對(duì)市場(chǎng)公開(kāi)銷售)，其性能一般只能滿足風(fēng)機(jī)對(duì)蓄電池充電的一般要求，在大多數(shù)情況下，如風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速管理、自動(dòng)控制切入、切出、大風(fēng)狀況下的自動(dòng)剎車、自動(dòng)MPP跟蹤、等功能，需要提出更高的要求來(lái)特殊定制，且單片機(jī)匯編復(fù)雜，一般生產(chǎn)廠商不予制作，這就產(chǎn)生了市售的小型風(fēng)機(jī)控制器功能低下，在惡劣的環(huán)境下難以使風(fēng)機(jī)更好的運(yùn)行，甚至在遇到惡劣的氣候時(shí)直接導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的損壞，給用戶造成更大的損失。本案申請(qǐng)人正是在FDC500離網(wǎng)型小型垂直軸風(fēng)機(jī)控制器的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)研制了本實(shí)用新型的小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輔助控制裝置，并在試用過(guò)程中收到了很好的效果。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的正是基于上述狀況而設(shè)計(jì)的一種小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輔助控制裝置，該裝置彌補(bǔ)了上述小型風(fēng)機(jī)控制器所存在的缺陷，特別是在風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的自動(dòng)MPP跟蹤上，使FDC500型離網(wǎng)型小型垂直軸風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)器，具備了自動(dòng)MPP (最大電能點(diǎn))跟蹤-風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器通過(guò)高的作用率和較高的充電電流(最大至200%)而比普通控制器更有優(yōu)勢(shì)，特別體現(xiàn)在遇到大風(fēng)惡劣氣候時(shí)，使風(fēng)機(jī)安全平穩(wěn)的運(yùn)行，發(fā)電量、開(kāi)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于同類的市售風(fēng)機(jī)控制器。[0006]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的[0007]本實(shí)用新型的小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輔助控制裝置，是對(duì)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器FDC500的輔助控制裝置，其中該輔助控制裝置包括PLC、防雷保護(hù)模塊、系統(tǒng)電源以及制動(dòng)剎車構(gòu)成，發(fā)電機(jī)的輸出電壓和進(jìn)入輔助控制裝置的所有檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)防雷保護(hù)模塊后接入輔助控制裝置，控制裝置的工作電源由系統(tǒng)蓄電池經(jīng)直流隔離電源提供。[0008]在本實(shí)用新型中，主控PLC All采用西門子公司的微型PLC-LOGO 12/24R可編程控制器同時(shí)擴(kuò)展一塊模擬量輸出模塊用于輸出計(jì)算出的MPP值。[0009]在本裝置中，采用PLC-LOGO 12/24R作為控制裝置的主控PLC，并擴(kuò)展一塊模擬量輸出模塊LOGO AM2，用于輸出計(jì)算出的MPP值，通過(guò)電纜接入FDC500調(diào)節(jié)器的模擬量輸入端，風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過(guò)控制裝置的XlO端子的1、3、5、接入系統(tǒng)，內(nèi)部經(jīng)過(guò)Kll接觸器和FlO斷路器，由XlO的7、8、9、連接到FDC500調(diào)節(jié)器的R、S、T接線端子；卸荷電阻連接于控制裝置的內(nèi)部端子X(jué)lO的11、13，并通過(guò)電纜由10、12連接于？00500調(diào)節(jié)器的-扎、+RL端子上， 蓄電池組連接到裝置內(nèi)部端子X(jué)30的1、3，并通過(guò)內(nèi)部X30的9、10送到FDC500調(diào)節(jié)器上， 蓄電池溫度檢測(cè)連接到調(diào)節(jié)器的T、T端子上；系統(tǒng)內(nèi)部采用DCMV直流供電由蓄電池提供； 轉(zhuǎn)速傳感器、風(fēng)速傳感器、發(fā)電機(jī)溫度傳感器通過(guò)接插件接在裝置內(nèi)部端子X(jué)ll的1、2、3、43上，并通過(guò)UlOl防雷保護(hù)器連接到LOGO的II. 3,11. 4,11.2的輸入端上，II. 5接系統(tǒng)故障信號(hào)、II. 8接制動(dòng)信號(hào)、II. 1接急停開(kāi)關(guān)、II. 6接控制裝置的溫度檢測(cè)信號(hào)、II. 7接復(fù)位開(kāi)關(guān)，擴(kuò)展模擬量的輸出V1+、M1通過(guò)電纜送到調(diào)節(jié)器的0—IOV端子上，故障指示分別接于 Ql. 3、Ql. 4 上，K1UK12 分別接于 Ql. 1、Ql. 2。[0010]該控制裝置能使小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器具備對(duì)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速管理、自動(dòng)控制切入、 切出、大風(fēng)狀況下的自動(dòng)剎車、自動(dòng)MPP跟蹤、風(fēng)速和轉(zhuǎn)速的顯示等功能，彌補(bǔ)了小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器普遍存在的缺陷，使風(fēng)機(jī)運(yùn)行更加安全。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、可靠性好、施工維護(hù)方便、便于操作和故障排查。本系統(tǒng)采用西門子微型PLC-LOGO作為主控器件，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、且電源由系統(tǒng)蓄電池提供。實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速管理、 自動(dòng)控制切入、大風(fēng)狀況下的自動(dòng)剎車、自動(dòng)MPP跟蹤、提高了小型風(fēng)機(jī)控制器的性能。


[0011]圖1為系統(tǒng)組成框圖。[0012]圖2為本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)和控制器電路圖。[0013]圖3為接入蓄電池和裝置內(nèi)部電源電路圖。[0014]圖4為外部檢測(cè)信號(hào)接入裝置電路圖。[0015]圖5為主PLC和擴(kuò)展模塊電路圖。[0016]圖6為發(fā)電機(jī)控制電路圖。[0017]圖7為裝置外部接線圖。[0018]圖中的UlO為發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)器，型號(hào)FDC500。[0019]Ull為發(fā)電機(jī)防雷保護(hù)模塊，型號(hào)VAL-MS。[0020]U12 為蓄電池組 DC24V，型號(hào) 6-GFM-120。[0021]UlOl為檢測(cè)信號(hào)的防雷保護(hù)模塊，型號(hào)MDC-ST。[0022]All為PLC和擴(kuò)展模塊，型號(hào)LOGO 12/24RC,擴(kuò)展模塊AM2 AQ0[0023]UDCl為直流隔離電源，型號(hào)QUINT—PS。
具體實(shí)施方式
[0024]本實(shí)用新型
以下結(jié)合附圖做進(jìn)一步描述[0025]如圖所示系統(tǒng)采用了西門子公司生產(chǎn)的微型PLC-LOGO 12/MR，作為輔助控制裝置的主控PLC，并擴(kuò)展一塊模擬量輸出模塊LOGO AM2，用于輸出計(jì)算出的MPP值，通過(guò)電纜接入FDC500調(diào)節(jié)器UlO的模擬量輸入端anaO、Iana (附圖2、附圖5)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過(guò)控制裝置的XlO的1、3、5、接入系統(tǒng)(附圖6)，內(nèi)部經(jīng)過(guò)Kll接觸器和FlO斷路器，由XlO的 7、8、9、連接到FDC500調(diào)節(jié)器UlO的R、S、T接線端子，卸荷電阻連接于控制裝置的內(nèi)部端子X(jué)lO的11、13，并通過(guò)電纜由10、12連接于？00500調(diào)節(jié)器譏0的-RL、+RL端子上，蓄電池組Ull連接到輔助控制裝置端子X(jué)30的1、3，并通過(guò)內(nèi)部X30的9、10送到FDC500調(diào)節(jié)器上，蓄電池溫度檢測(cè)連接到調(diào)節(jié)器的Τ、T端子上。系統(tǒng)內(nèi)部采用DC24V直流供電由蓄電池 Ull提供，并經(jīng)過(guò)UDCl隔離電源為輔助控制裝置供電，不需要為它提供專門的電源，轉(zhuǎn)速傳感器、風(fēng)速傳感器、發(fā)電機(jī)溫度傳感器通過(guò)接插件接在裝置Xll端子的1、2、3、4、上，并通過(guò) UlOl防雷保護(hù)器連接到LOGO的II. 3、IL 4、II. 2的輸入端上、II. 5接系統(tǒng)故障信號(hào)、II. 8接制動(dòng)信號(hào)、II. 1接急停開(kāi)關(guān)、II. 6接控制裝置的溫度檢測(cè)信號(hào)、II. 7接復(fù)位開(kāi)關(guān)，擴(kuò)展模擬量的輸出VI+、Ml通過(guò)電纜送到調(diào)節(jié)器的0 — IOV端子上，故障指示分別接于Ql. 3、Ql. 4 上(附圖5)，K1UK12分別接于Ql. 1、Ql. 2。[0026]本實(shí)用新型的工作原理結(jié)合附圖描述如下[0027]根據(jù)上述連接方式連接完畢，控制裝置中閉合F10、F11、F12、斷路器(附圖2)使控制裝置與風(fēng)機(jī)控制器接通，閉合FDC1、FDC3 (附圖3)斷路器，控制裝置電源工作，系統(tǒng)報(bào)警指示燈亮起，需按下復(fù)位開(kāi)關(guān)，使系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，此時(shí)K12 (附圖6)接通閉合，電氣制動(dòng)解除，風(fēng)機(jī)可隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)速信號(hào)、轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)信號(hào)傳輸電路送入PLC，經(jīng)主控制器程序運(yùn)算處理后，數(shù)據(jù)被送到LOGO上自帶的顯示單元進(jìn)行顯示，供用戶實(shí)時(shí)查看風(fēng)機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速和風(fēng)速。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到內(nèi)部程序設(shè)置的切入值時(shí)，Kll閉合發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓被送入調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器開(kāi)始工作，發(fā)電機(jī)被切入系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)的電壓經(jīng)控制器整流后被充入蓄電池， 此時(shí)的MPP最佳工作點(diǎn)，由PLC內(nèi)部通過(guò)風(fēng)速和轉(zhuǎn)速計(jì)算得出此轉(zhuǎn)速下的最佳工作點(diǎn)，并按一定的速率刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，由擴(kuò)展的模擬量輸出模塊輸出，通過(guò)電纜(附圖5)送入調(diào)節(jié)器的模擬量的輸入端(lanaOUana)，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)，使發(fā)電機(jī)工作在最佳工作狀態(tài)。隨著風(fēng)速的加大，轉(zhuǎn)速不斷的提高，工作點(diǎn)隨風(fēng)速和轉(zhuǎn)速的改變而不斷改變，當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到額定運(yùn)行狀態(tài)后，工作點(diǎn)的改變會(huì)使發(fā)電機(jī)始終工作在額定點(diǎn)，當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)增加，調(diào)節(jié)器的功率輸出自動(dòng)調(diào)向0-200%范圍內(nèi)，從而獲得了很大的輸出功率，極大的限制了風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)得到了安全的運(yùn)行；當(dāng)風(fēng)速下降、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降至內(nèi)部程序設(shè)定的切出值時(shí)，Kll (附圖6)失電，發(fā)電機(jī)控制器停止工作，發(fā)電機(jī)被自動(dòng)切出，等待下一次工作循環(huán)。由于蓄電池虧、盈時(shí)調(diào)節(jié)器的輸出功率將有很大的變化，發(fā)電機(jī)存在著運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速以上的情況，此時(shí)，由程序中設(shè)定的最高轉(zhuǎn)速值，將啟動(dòng)電氣制動(dòng)程序，K11、K12 (附圖6)失電，發(fā)電機(jī)被制動(dòng)，制動(dòng)事件將被記憶，報(bào)警燈亮起，需手動(dòng)復(fù)位控制裝置，才能進(jìn)入下一次正常開(kāi)機(jī)，從而保證了風(fēng)機(jī)的安全。
權(quán)利要求1.一種小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輔助控制裝置，是對(duì)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器 FDC500的輔助控制裝置，其特征在于輔助控制裝置包括PLC、防雷保護(hù)模塊、系統(tǒng)電源以及制動(dòng)剎車構(gòu)成，發(fā)電機(jī)的輸出電壓和進(jìn)入輔助控制裝置的所有檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)防雷保護(hù)模塊后接入輔助控制裝置，控制裝置的工作電源由系統(tǒng)蓄電池經(jīng)直流隔離電源提供。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輔助控制裝置，其特征在于主控 PLC采用西門子公司的微型PLC-LOGO 12/24R可編程控制器同時(shí)擴(kuò)展一塊模擬量輸出模塊用于輸出計(jì)算出的MPP值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輔助控制裝置，其特征在于采用 PLC-LOGO 12/24R作為控制裝置的主控PLC，并擴(kuò)展一塊模擬量輸出模塊LOGO AM2，用于輸出計(jì)算出的MPP值，通過(guò)電纜接入FDC500調(diào)節(jié)器的模擬量輸入端，風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過(guò)控制裝置XlO端子的1、3、5、接入系統(tǒng)，內(nèi)部經(jīng)過(guò)Kll接觸器和FlO斷路器，由XlO的7、8、9、連接到 FDC500調(diào)節(jié)器的R、S、T接線端子；卸荷電阻連接于控制裝置的內(nèi)部端子X(jué)lO的11、13，并通過(guò)電纜由10、12連接于？00500調(diào)節(jié)器的-扎、+扎端子上，蓄電池組連接到裝置內(nèi)部端子X(jué)30的1、3，并通過(guò)內(nèi)部X30的9、10送到FDC500調(diào)節(jié)器上，蓄電池溫度檢測(cè)連接到調(diào)節(jié)器的Τ、T端子上；系統(tǒng)內(nèi)部采用DC24V直流供電由蓄電池提供；轉(zhuǎn)速傳感器、風(fēng)速傳感器、 發(fā)電機(jī)溫度傳感器通過(guò)接插件接在裝置內(nèi)部端子X(jué)ll的1、2、3、4上，并通過(guò)UlOl防雷保護(hù)器連接到LOGO的II. 3、II. 4、II. 2的輸入端上，II. 5接系統(tǒng)故障信號(hào)、II. 8接制動(dòng)信號(hào)、 II. 1接急停開(kāi)關(guān)、II. 6接控制裝置的溫度檢測(cè)信號(hào)、II. 7接復(fù)位開(kāi)關(guān)，擴(kuò)展模擬量的輸出 V1+、M1通過(guò)電纜送到調(diào)節(jié)器的0 — IOV端子上，故障指示分別接于Ql. 3、Ql. 4上，K11、K12 分別接于Ql. UQl. 2。
專利摘要小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輔助控制裝置，其特征在于是對(duì)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器FDC500的輔助控制裝置，其中該輔助控制裝置包括PLC、防雷保護(hù)模塊、系統(tǒng)電源以及制動(dòng)剎車構(gòu)成，發(fā)電機(jī)的輸出電壓和進(jìn)入輔助控制裝置的所有檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)防雷保護(hù)模塊后接入輔助控制裝置，控制裝置的工作電源由系統(tǒng)蓄電池經(jīng)直流隔離電源提供。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、可靠性好、施工維護(hù)方便、便于操作和故障排查。
文檔編號(hào)F03D7/06GK202273809SQ20112041790
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者呂宏斌, 時(shí)博, 王少平, 王玉昌, 羅昆, 許占鰲, 黃景龍 申請(qǐng)人:恒天重工股份有限公司