專利名稱：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法。
背景技術(shù)：
直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以直接與風(fēng)輪相連，省去了傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的故障率較高的齒輪箱部件，減少了發(fā)電機(jī)組的維護(hù)工作，并且降低了噪音，具有效率高、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。圖1是一種永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)部分的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，標(biāo)號(hào)1表示定子，標(biāo)號(hào)2表示軸承，標(biāo)號(hào)3表示轉(zhuǎn)子，標(biāo)號(hào)4表示鐵芯，標(biāo)號(hào)5表示繞組(線圈)，標(biāo)號(hào)6 表示磁鋼。參照?qǐng)D1，風(fēng)力發(fā)電過程就是通過葉片轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子3帶動(dòng)磁鋼6 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，而繞組(線圈)5相對(duì)于轉(zhuǎn)子3和磁鋼6靜止，從而使得繞組(線圈)5切割磁體磁力線以進(jìn)行發(fā)電。在發(fā)電過程中，發(fā)電機(jī)的繞組(線圈)5會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，因此會(huì)使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3上的磁鋼6的溫度上升。如果發(fā)電機(jī)持續(xù)進(jìn)行長時(shí)間發(fā)電，則發(fā)熱量會(huì)持續(xù)增加，可能會(huì)使磁鋼的溫度進(jìn)一步上升，導(dǎo)致磁鋼的性能會(huì)受到較大影響。隨著溫度升高，磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱，從而會(huì)影響發(fā)電機(jī)的效率。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不斷大型化的情況下， 對(duì)發(fā)電機(jī)的功率要求也在提高，相應(yīng)會(huì)造成發(fā)熱量的不斷增加，這對(duì)磁鋼本身的性能或發(fā)電機(jī)的冷卻設(shè)計(jì)提出了更高的要求。解決上述問題的一種現(xiàn)有技術(shù)中是提高磁鋼的性能。磁鋼的性能與磁鋼本身材料有著密切關(guān)系，選擇磁體材料等級(jí)更高的磁鋼能在更高的安全工作溫度下使用。然而，選擇更高材料等級(jí)的磁鋼意味著更高的成本。另外，隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的不斷大型化，發(fā)電機(jī)的尺寸也在不斷增大，對(duì)磁鋼的使用量也在不斷增多，導(dǎo)致成本的不斷上升。

發(fā)明內(nèi)容
在一般情況下，在根據(jù)應(yīng)用需求設(shè)計(jì)完成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具備一定的額定功率。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在額定的風(fēng)速下工作，輸出額定的功率。如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的冷卻效果不佳或外界溫度較高，則會(huì)使得發(fā)電機(jī)的磁鋼的溫度上升，會(huì)導(dǎo)致磁鋼的性能下降，進(jìn)一步惡化有可能使得磁鋼失磁，此時(shí)就需要重新更換發(fā)電機(jī)的磁鋼，從而造成較大的損失。針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，該控制方法包括檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T ；判斷檢測(cè)的磁鋼溫度T是否大于預(yù)設(shè)定的磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度 TO ；如果檢測(cè)的磁鋼溫度T大于所述磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度T0，則降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率。如果檢測(cè)的磁鋼溫度T小于或等于所述磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度T0，則繼續(xù)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T。在降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率之后，繼續(xù)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T。
可檢測(cè)至少兩個(gè)不同位置的磁鋼的溫度，獲得至少兩個(gè)磁鋼溫度，并且將所述至少兩個(gè)磁鋼溫度中的最高溫度作為檢測(cè)的磁鋼溫度T?？赏ㄟ^下列方式中的一種來獲得所述至少兩個(gè)磁鋼溫度通過貼裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的至少兩個(gè)不同位置的磁鋼上的至少兩個(gè)貼片式溫度傳感器來檢測(cè)至少兩個(gè)磁鋼溫度， 獲得所述至少兩個(gè)磁鋼溫度；使用紅外溫度傳感器檢測(cè)至少兩個(gè)不同位置的磁鋼的溫度， 獲得所述至少兩個(gè)磁鋼溫度?？赏ㄟ^對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片進(jìn)行變槳控制，增大風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面之間的槳距角，來降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率。所述磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度TO可小于或等于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼的極限安全工作溫度Tl。所述磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度TO可以是2T1/3至4T1/5。當(dāng)檢測(cè)的磁鋼溫度T > 1. 5XT0時(shí)，控制發(fā)電機(jī)組停機(jī)?？筛鶕?jù)(T-TO)/TO的比值來設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率的調(diào)整范圍和時(shí)間。在檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T之前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以額定功率PO進(jìn)行發(fā)電輸
出ο如果檢測(cè)的磁鋼溫度T大于所述磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度T0，則將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的額定功率PO下調(diào)P0/10至P0/3，并持續(xù)預(yù)定時(shí)間段。根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法可保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼能在安全的設(shè)計(jì)溫度下工作，降低磁鋼由于溫度升高而產(chǎn)生的失磁風(fēng)險(xiǎn)。


通過結(jié)合附圖，從下面的實(shí)施例的描述中，本發(fā)明這些和/或其它方面及優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚，并且更易于理解，其中圖1是一種永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)部分的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法的流程圖；圖3是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳控制的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，其基本構(gòu)思是，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼的溫度來控制發(fā)電機(jī)組的輸出功率。一般情況下，發(fā)電機(jī)組的輸出功率越高，發(fā)電機(jī)組的繞組部分的發(fā)熱量越大，會(huì)使得磁鋼的溫度越高。在檢測(cè)到磁鋼溫度不斷升高接近某一預(yù)定值(可以是設(shè)計(jì)的極限值，也可以是不同的梯度值)時(shí)，相應(yīng)地控制發(fā)電機(jī)組降低輸出功率，使得繞組部分的發(fā)熱量減少，從而使得磁鋼的溫度在安全的工作溫度下，以保護(hù)磁鋼的性能，延長磁鋼的使用壽命。以下，參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法的流程圖。參照?qǐng)D2，在步驟201，檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T。優(yōu)選地，可檢測(cè)至少兩個(gè)不同位置的磁鋼的溫度，獲得至少兩個(gè)磁鋼溫度，并且將所述至少兩個(gè)磁鋼溫度中的最高溫度作為檢測(cè)的磁鋼溫度T。進(jìn)一步優(yōu)選地，可通過下列方式中的一種來獲得所述至少兩個(gè)磁鋼溫度通過貼裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的至少兩個(gè)不同位置的磁鋼上的至少兩個(gè)貼片式溫度傳感器(即，每個(gè)位置的磁鋼上貼裝一個(gè)貼片式溫度傳感器)來檢測(cè)至少兩個(gè)磁鋼溫度，獲得所述至少兩個(gè)磁鋼溫度；使用紅外溫度傳感器檢測(cè)至少兩個(gè)不同位置的磁鋼的溫度，獲得所述至少兩個(gè)磁鋼溫度。在步驟202，判斷檢測(cè)的磁鋼溫度T是否大于預(yù)設(shè)定(或預(yù)設(shè)計(jì))的磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度TO。如果檢測(cè)的磁鋼溫度T大于磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度T0，則在步驟203，降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率，以保護(hù)磁鋼的性能。下面將參照?qǐng)D3來描述降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率的優(yōu)選方式。圖3是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳控制的示意圖。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的每個(gè)葉片(槳葉)與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面(風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)槳葉柄所掃過的平面)形成一個(gè)角度，稱為安裝角，也稱為槳距角，如圖3所示，其中，剖面線部分表示槳葉的截面。當(dāng)槳距角為0°左右時(shí)，風(fēng)能利用系數(shù)相對(duì)最大，這個(gè)角度范圍稱為發(fā)電狀態(tài)槳葉頻繁動(dòng)作角度范圍。如果槳葉角增大，則風(fēng)能利用系數(shù)將明顯減小。當(dāng)槳距角為90°左右時(shí)，葉片靜止，這個(gè)角度范圍稱為停機(jī)角度范圍。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳系統(tǒng)通過改變槳距角，當(dāng)風(fēng)速低于額定風(fēng)速時(shí)追蹤最大風(fēng)速以盡可能吸收風(fēng)能，當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，變槳系統(tǒng)通過調(diào)整槳葉槳距角，改變氣流對(duì)槳葉的作用，以保持發(fā)電機(jī)功率恒定。因此，在本發(fā)明中，通過對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片進(jìn)行變槳控制，增大風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面之間的槳距角，由此降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率。返回參照?qǐng)D2，如果檢測(cè)的磁鋼溫度T小于或等于磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度T0，則返回到步驟201，繼續(xù)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T。在執(zhí)行完步驟203(降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率)之后，返回到步驟201，繼續(xù)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T。因此，可實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T，一旦發(fā)現(xiàn)磁鋼溫度T大于磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度T0，可及時(shí)降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率，以保護(hù)磁鋼的性能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼的極限安全工作溫度為Tl，則預(yù)設(shè)定的磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度 TO 彡 Tl?？蛇x擇TO = Tl，通過檢測(cè)并控制磁鋼溫度T，以保證磁鋼的工作溫度始終不超過磁鋼的極限安全工作溫度Tl。優(yōu)選地，可選擇TO < Tl，例如TO為2T1/3至4T1/5。由于某種情況(如發(fā)電機(jī)組所處環(huán)境溫度較高，冷卻出現(xiàn)故障等)下，磁鋼的熱交換的過程不足以使得磁鋼溫度還處于緩慢上升的情況，此時(shí)需要預(yù)留出與磁鋼的極限安全工作溫度Tl存在一段距離的空間。在緊急情況下，例如當(dāng)T > 1. 5XT0時(shí)，可以控制發(fā)電機(jī)組停機(jī)。更詳細(xì)地，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率的調(diào)節(jié)范圍和時(shí)間與檢測(cè)的磁鋼溫度T和磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度TO的差值T-TO有關(guān)，可根據(jù)(T-TO)/TO的比值來設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率的調(diào)整范圍和時(shí)間。圖4是根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法的流程圖。圖4所示的控制方法與圖2所示的控制方法類似，下面具體說明。
5
在步驟401，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以額定功率PO進(jìn)行發(fā)電輸出。在步驟402，檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T。在步驟403，判斷檢測(cè)的磁鋼溫度T是否大于預(yù)設(shè)定(或預(yù)設(shè)計(jì))的磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度TO。如果檢測(cè)的磁鋼溫度T大于磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度T0，則在步驟404，可將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的額定功率PO下調(diào)P0/10至P0/3，并持續(xù)預(yù)定時(shí)間段(例如，5至30分鐘)，以保護(hù)磁鋼的性能。如前所述，可通過對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片進(jìn)行變槳控制，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面之間的槳距角增大到適合的角度，由此將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的額定功率PO下調(diào) P0/10 至 P0/3。如果檢測(cè)的磁鋼溫度T小于或等于磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度T0，則返回到步驟402，繼續(xù)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T。在執(zhí)行完步驟404(降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率)之后，返回到步驟402，繼續(xù)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T。因此，可實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T，一旦發(fā)現(xiàn)磁鋼溫度T大于磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度T0，可及時(shí)降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率，以保護(hù)磁鋼的性能。圖2中所描述的控制方法的對(duì)比溫度TO的取值范圍以及降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率的方式同樣可適用于圖4中所示的控制方法，這里不再贅述。根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法可保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼能在安全的設(shè)計(jì)溫度下工作，降低磁鋼由于溫度升高而產(chǎn)生的失磁風(fēng)險(xiǎn)。雖然本發(fā)明是參照其示例性的實(shí)施例被具體描述和顯示的，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，包括檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T ；判斷檢測(cè)的磁鋼溫度T是否大于預(yù)設(shè)定的磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度TO ；如果檢測(cè)的磁鋼溫度T大于所述磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度T0，則降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中，如果檢測(cè)的磁鋼溫度T小于或等于所述磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度T0，則繼續(xù)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中，在降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率之后，繼續(xù)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中，檢測(cè)至少兩個(gè)不同位置的磁鋼的溫度，獲得至少兩個(gè)磁鋼溫度，并且將所述至少兩個(gè)磁鋼溫度中的最高溫度作為檢測(cè)的磁鋼溫度T。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其中，通過下列方式中的一種來獲得所述至少兩個(gè)磁鋼溫度通過貼裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的至少兩個(gè)不同位置的磁鋼上的至少兩個(gè)貼片式溫度傳感器來檢測(cè)至少兩個(gè)磁鋼溫度，獲得所述至少兩個(gè)磁鋼溫度；使用紅外溫度傳感器檢測(cè)至少兩個(gè)不同位置的磁鋼的溫度，獲得所述至少兩個(gè)磁鋼溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中，通過對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片進(jìn)行變槳控制， 增大風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面之間的槳距角，來降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中，所述磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度TO小于或等于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼的極限安全工作溫度Tl。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其中，所述磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度TO為2T1/3至 4T1/5。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其中，當(dāng)檢測(cè)的磁鋼溫度T> 1. 5XT0時(shí)，控制發(fā)電機(jī)組停機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其中，根據(jù)(T-TO)/TO的比值來設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率的調(diào)整范圍和時(shí)間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中，在檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T之前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以額定功率PO進(jìn)行發(fā)電輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制方法，其中，如果檢測(cè)的磁鋼溫度T大于所述磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度T0，則將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的額定功率PO下調(diào)P0/10至P0/3，并持續(xù)預(yù)定時(shí)間段。
全文摘要
本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，該控制方法包括檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼溫度T；判斷檢測(cè)的磁鋼溫度T是否大于預(yù)設(shè)定的磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度T0；如果檢測(cè)的磁鋼溫度T大于所述磁鋼檢測(cè)對(duì)比溫度T0，則降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率，以保護(hù)磁鋼的性能。根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法可保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的磁鋼能在安全的設(shè)計(jì)溫度下工作，降低磁鋼由于溫度升高而產(chǎn)生的失磁風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)F03D7/02GK102352815SQ20111027285
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者吳凱, 王棟 申請(qǐng)人:新疆金風(fēng)科技股份有限公司