專利名稱：一種風(fēng)電功率優(yōu)化控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)電功率優(yōu)化控制器，屬于風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
風(fēng)能是一種清潔的可再生能源，有效利用風(fēng)能對(duì)緩解能源短缺、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染有重要意義。當(dāng)風(fēng)速小于額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)電機(jī)組工作在欠功率狀態(tài)，其輸出功率小于額定功率，如果能夠最大限度的將隨機(jī)變化的風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能，即實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲，將使風(fēng)力發(fā)電具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜多變量非線性系統(tǒng)，并具有不確定性和多干擾等特點(diǎn)，控制系統(tǒng)對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行保護(hù)和優(yōu)化起到了關(guān)鍵作用。最優(yōu)跟蹤控制在風(fēng)電系統(tǒng)的特定工作點(diǎn)小范圍內(nèi)具有良好的控制性能，難于在風(fēng)速大范圍變化時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)能捕獲的高精度控制，可以通過(guò)增益調(diào)度方法將不同工作點(diǎn)處設(shè)計(jì)的最 優(yōu)跟蹤控制器結(jié)合為一體構(gòu)成全局閉環(huán)控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的增益調(diào)度方法在系統(tǒng)工作點(diǎn)變化時(shí)通常使用切換的方法，由于切換過(guò)程中控制器的突變，將不可避免的產(chǎn)生輸出抖動(dòng)，導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能惡化。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種風(fēng)電功率優(yōu)化控制器，優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組在額定風(fēng)速以下的功率輸出，提高風(fēng)能利用率，有效實(shí)現(xiàn)了風(fēng)能的最大捕獲，使控制器平滑切換，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，解決背景技術(shù)存在的上述問(wèn)題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種風(fēng)電功率優(yōu)化控制器，包含單片機(jī)、風(fēng)速信號(hào)調(diào)理放大電路、電流信號(hào)調(diào)理放大電路、電壓信號(hào)調(diào)理放大電路、轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理放大電路和PWM驅(qū)動(dòng)電路，風(fēng)速信號(hào)調(diào)理放大電路、電流信號(hào)調(diào)理放大電路、電壓信號(hào)調(diào)理放大電路和轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理放大電路的輸出端分別與單片機(jī)連接，單片機(jī)的輸出端連接PWM驅(qū)動(dòng)電路。本實(shí)用新型還設(shè)有風(fēng)速采樣接口電路、電流采樣接口電路、電壓采樣接口電路和轉(zhuǎn)速采樣接口電路，分別與風(fēng)速信號(hào)調(diào)理放大電路、電流信號(hào)調(diào)理放大電路、電壓信號(hào)調(diào)理放大電路和轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理放大電路的輸入端連接。風(fēng)速采樣接口電路、電流采樣接口電路、電壓采樣接口電路的傳感器測(cè)量采集風(fēng)速、電壓、電流的模擬信號(hào)，傳輸送到對(duì)應(yīng)的信號(hào)調(diào)理放大電路，信號(hào)經(jīng)過(guò)處理放大后由單片機(jī)進(jìn)行A/D采樣，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)為脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速采樣接口電路連接到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)控制律計(jì)算控制輸出，通過(guò)PWM驅(qū)動(dòng)電路調(diào)節(jié)PWM輸出。所說(shuō)的單片機(jī)型號(hào)為dsPIC30F6014，是Microchip公司的dsPIC30F6014芯片，它既有16位閃存單片機(jī)的高性能，又兼有數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)吞吐能力。dsPIC30F6014芯片基于RISC架構(gòu)，工作速度高達(dá)30MIPS，片內(nèi)144K的f Iash程序存儲(chǔ)器和4K的EEPROM ；8通道16位PWM輸出；單獨(dú)編程或復(fù)用的通用輸入/輸出引腳(GPIO)；16通道12位模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊(ADC) ；CAN總線、I2C、SPI、UART多種通信接口，可靈活實(shí)現(xiàn)控制要求。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的主要功能是實(shí)現(xiàn)額定風(fēng)速以下時(shí)優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組的功率輸出，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲；風(fēng)速小于額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)電機(jī)組工作在欠功率狀態(tài)，通過(guò)控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速跟蹤風(fēng)速變化保持最佳葉尖速比，可以提高風(fēng)能利用率，優(yōu)化機(jī)組的功率輸出，有效實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的最大捕獲，使控制器平滑切換，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例示意圖；圖中單片機(jī)I、風(fēng)速信號(hào)調(diào)理放大電路2、電流信號(hào)調(diào)理放大電路3、電壓信號(hào)調(diào)理放大電路4、轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理放大電路5、PWM驅(qū)動(dòng)電路6 ；圖2為本實(shí)用新型使用原理圖；圖中風(fēng)輪機(jī)11、傳動(dòng)系統(tǒng)12、發(fā)電機(jī)13、風(fēng)電功率優(yōu)化控制器14、AC/DC/AC轉(zhuǎn)換15、電網(wǎng)16。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。一種風(fēng)電功率優(yōu)化控制器，包含單片機(jī)I、風(fēng)速信號(hào)調(diào)理放大電路2、電流信號(hào)調(diào)理放大電路3、電壓信號(hào)調(diào)理放大電路4、轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理放大電路5和PWM驅(qū)動(dòng)電路6，風(fēng)速信號(hào)調(diào)理放大電路、電流信號(hào)調(diào)理放大電路、電壓信號(hào)調(diào)理放大電路和轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理放大電路的輸出端分別與單片機(jī)連接，單片機(jī)的輸出端連接PWM驅(qū)動(dòng)電路。本實(shí)用新型還設(shè)有風(fēng)速采樣接口電路、電流采樣接口電路、電壓采樣接口電路和轉(zhuǎn)速采樣接口電路，分別與風(fēng)速信號(hào)調(diào)理放大電路、電流信號(hào)調(diào)理放大電路、電壓信號(hào)調(diào)理放大電路和轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理放大電路的輸入端連接。風(fēng)速采樣接口電路、電流采樣接口電路、電壓采樣接口電路的傳感器測(cè)量采集風(fēng)速、電壓、電流的模擬信號(hào)，傳輸送到對(duì)應(yīng)的信號(hào)調(diào)理放大電路，信號(hào)經(jīng)過(guò)處理放大后由單片機(jī)進(jìn)行A/D采樣，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)為脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速采樣接口電路連接到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)控制律計(jì)算控制輸出，通過(guò)PWM驅(qū)動(dòng)電路調(diào)節(jié)PWM輸出。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)電功率優(yōu)化控制器，其特征在于包含單片機(jī)(I)、風(fēng)速信號(hào)調(diào)理放大電路(2)、電流信號(hào)調(diào)理放大電路(3)、電壓信號(hào)調(diào)理放大電路(4)、轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理放大電路(5)、PWM驅(qū)動(dòng)電路(6)、風(fēng)速信號(hào)調(diào)理放大電路、電流信號(hào)調(diào)理放大電路、電壓信號(hào)調(diào)理放大電路和轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理放大電路的輸出 端分別與單片機(jī)連接，單片機(jī)的輸出端連接PWM驅(qū)動(dòng)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述之一種風(fēng)電功率優(yōu)化控制器，其特征在于還設(shè)有風(fēng)速采樣接口電路、電流采樣接口電路、電壓采樣接口電路和轉(zhuǎn)速采樣接口電路，分別與風(fēng)速信號(hào)調(diào)理放大電路、電流信號(hào)調(diào)理放大電路、電壓信號(hào)調(diào)理放大電路和轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理放大電路的輸入端連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)電功率優(yōu)化控制器，屬于光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是包含單片機(jī)(1)、風(fēng)速信號(hào)調(diào)理放大電路(2)、電流信號(hào)調(diào)理放大電路(3)、電壓信號(hào)調(diào)理放大電路(4)、轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理放大電路(5)和PWM驅(qū)動(dòng)電路(6)，風(fēng)速信號(hào)調(diào)理放大電路、電流信號(hào)調(diào)理放大電路、電壓信號(hào)調(diào)理放大電路和轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理放大電路的輸出端分別與單片機(jī)連接，單片機(jī)的輸出端連接PWM驅(qū)動(dòng)電路。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)額定風(fēng)速以下時(shí)優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組的功率輸出，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲；風(fēng)速小于額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)電機(jī)組工作在欠功率狀態(tài)，通過(guò)控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速跟蹤風(fēng)速變化保持最佳葉尖速比，可以提高風(fēng)能利用率，優(yōu)化機(jī)組的功率輸出，有效實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的最大捕獲。
文檔編號(hào)F03D7/04GK202381258SQ20112055372
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者劉玉龍, 張曉光, 王偉, 翟志強(qiáng), 趙志強(qiáng), 車福來(lái) 申請(qǐng)人:保定天威集團(tuán)有限公司