CN107120227A - 一种双叶轮、双发电机***的风力发电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双叶轮、双发电机***的风力发电机组,包括塔架、机舱、上风向发电单元和下风向发电单元,机舱设置在塔架的顶部,上风向发电单元和下风向发电单元均设置在机舱上;上风向发电单元包括上风向叶轮、上风向主轴和上风向发电机,上风向叶轮设置在机舱的前端,上风向叶轮通过上风向主轴与上风向发电机连接;下风向发电单元包括下风向叶轮、下风向主轴和下风向发电机,下风向叶轮设置在机舱的后端,下风向叶轮通过下风向主轴与下风向发电机连接。本发明的风力发电机组,风能利用率较高、发电效率较高、稳定性较高,有益于降低设备成本和度电成本,适于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机组技术领域,特别是涉及一种双叶轮、双发电机***的风力发电机组。
背景技术
由于风力发电技术的飞速发展,风电市场已经趋于饱和,提高单位土地面积上的风能利用率愈加重要。
目前主流风机分为两种,一种是双馈风力发电机组,另一种是直驱风力发电机组,这两种风电机组采用的都是一个塔筒配套一个叶轮,以及一套发电机***,由于塔筒造价昂贵,这种方式不仅浪费了器材,而且单位土地面积上的风能利用率较低,发电效率亟待提高。
风机叶片的重量比较大,所以机舱的重心位于机舱的前端,并不是位于塔筒的轴线上,导致产生了不平衡,在静态动态过程中风力发电机组的稳定性均较差。
传统风机的叶轮都处于上风向,偏航动作时需要偏航驱动电机驱动对风,在对风动作时对于偏航***的稳定性要求也很高。
鉴于此类情况,加大风电机组的单机发电量已经是现在各大风机厂商的工作重点,单纯的增加塔筒高度、增大叶轮直径会对风机的稳定性造成一定的影响,并且也会增加成本。
因此,如何创设一种风能利用率较高、发电效率较高且稳定性较高的风力发电机组,成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种风能利用率较高、发电效率较高且稳定性较高的双叶轮、双发电机***的风力发电机组,以克服现有的风力发电机组,风能利用率较低,发电效率较低,并且稳定性较差的问题。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种双叶轮、双发电机***的风力发电机组,包括塔架、机舱、上风向发电单元和下风向发电单元,所述机舱设置在所述塔架的顶部,所述上风向发电单元和下风向发电单元均设置在所述机舱上;所述上风向发电单元包括上风向叶轮、上风向主轴和上风向发电机,所述上风向叶轮设置在所述机舱的前端,所述上风向叶轮通过所述上风向主轴与所述上风向发电机连接;所述下风向发电单元包括下风向叶轮、下风向主轴和下风向发电机,所述下风向叶轮设置在所述机舱的后端,所述下风向叶轮通过所述下风向主轴与所述下风向发电机连接。
作为本发明的一种改进,所述上风向发电单元还包括传动***,所述上风向发电机采用双馈异步发电机,所述上风向主轴通过所述传动***与所述双馈异步发电机连接。
进一步改进,所述下风向发电机采用永磁直驱同步发电机。
进一步改进,所述上风向叶轮与下风向叶轮旋转方向相反。
进一步改进,所述上风向叶轮的直径小于所述下风向叶轮的直径。
进一步改进,所述风力发电机组为下风向偏航风力发电机组。
由于采用上述技术方案,本发明至少具有以下优点:
1、本发明双叶轮、双发电机***的风力发电机组,一个塔架上同时设有两组叶轮和两台发电机,两组叶轮同时、分别驱动两台发电机工作,在单位土地面积上能够捕获更多的风能,提高了风能利用率,并且节约了风力发电器材,降低了设备成本,降低了度电成本,并且上风向叶轮和下风向叶轮分置机舱前、后两端的结构,可以通过调节塔筒顶部法兰与机舱连接处的位置来实现平衡,上风向叶轮、下风向叶轮及机舱的重量相对平衡的作用在塔架上,使得该风力发电机组的稳定性相对较高,具有良好的推广价值。
2、上风向叶轮和下风向叶轮在风机运行时旋转方向相反,产生的陀螺力矩是相反的,部分力矩相互抵消,有益于提高偏航时的稳定性。
3、上风向叶轮直径要小于下风向叶轮直径,使得风经过上风向叶轮后仍然能够被下风向叶轮很好的利用,以提高下风向发电单元的发电效率。
4、由于下风向叶轮的直径较大,产生的力矩也较大,所以采用下风向偏航不需要偏航驱动装置就能够实现自动对风,对偏航***的要求较小。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明双叶轮、双发电机***的风力发电机组的原理示意图;
图2是本发明双叶轮、双发电机***的风力发电机组的结构示意图;
其中,1、上风向叶轮,2、上风向主轴,3、传动***,4、上风向发电机,5、机舱,6、下风向发电机,7、下风向主轴,8、下风向叶轮,9、塔架。
具体实施方式
参见图1和图2所示,本发明提供了一种双叶轮、双发电机***的风力发电机组,包括塔架9、机舱5、上风向发电单元和下风向发电单元,机舱5设置在塔架9顶部,上风向发电单元和下风向发电单元均设置在机舱5上;上风向发电单元包括上风向叶轮1、上风向主轴2和上风向发电机4,上风向叶轮1设置在机舱5的前端,上风向叶轮1通过上风向主轴2与上风向发电机4连接;下风向发电单元包括下风向叶轮8、下风向主轴7和下风向发电机6,下风向叶轮8设置在机舱5的后端,下风向叶轮8通过下风向主轴7与下风向发电机6连接。
风从上风向叶轮1处吹来,以一定的速度和攻角作用于上风向叶轮1上,使上风向叶轮1产生转矩,驱动上风向主轴2旋转,将风能转化为旋转机械能,上风向主轴2带动上风向发电机4旋转,进而将旋转机械能转换成电能;然后再经过下风向叶轮8,下风向叶轮8再次将风能转化为旋转机械能,经过下风向主轴7的传递,带动下风向发电机6旋转,第二次将旋转机械能转换为电能,提高了风能利用率和发电效率;并且由于上风向叶轮1和下风向叶轮8分别设置在机舱5的前、后两端,机舱5及上、下风向叶轮1、8的重量相对平衡的作用在塔架9上,使得该风力发电机组的稳定性相对较高。
具体的,本实施例中上风向发电机4采用双馈异步发电机,上风向主轴2通过传动***3与双馈异步发电机连接;下风向发电机6采用永磁直驱同步发电机,下风向主轴7直接与永磁直驱同步发电机连接。当然,上、下风向发电机4、6不仅限于采用双馈异步发电机和永磁直驱同步发电机。
为进一步提高风能的利用率,本实施例中下风向叶轮8与上风向叶轮1旋转方向相反,风经过上风向叶轮1后,短距离内空气的流动轨迹是一条螺旋线,沿主轴方向有径向的动能损失,采用下风向叶轮8与上风向叶轮1旋转方向相反的布置方式,能够获得更大的攻角,降低了气流损失,提高了气动效率。
并且由于上、下风向叶轮1、8旋转方向相反,使得上、下风向叶轮1、8旋转产生并传递到机舱5上的合力矩大幅降低,降低了风力发电机组偏航对风动作时的陀螺力矩,有益于提高偏航时的稳定性。
此外,还可将上风向叶轮1的直径设置成小于下风向叶轮8的直径,使得风经过上风向叶轮1后仍然能够被下风向叶轮8很好的利用,以提高下风向发电单元的发电效率。作为优选方案,该风力发电机组为下风向偏航风力发电机组,由于下风向叶轮8的直径较大,产生的力矩也较大,所以采用下风向偏航不需要偏航驱动装置就能够实现自动对风。
本发明的双叶轮、双发电机***的风力发电机组,风能利用率较高、发电效率较高、稳定性较高,且偏航时不需要驱动装置就能够实现自动对风,有益于降低设备成本和度电成本,适于推广应用。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰,均落在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种双叶轮、双发电机***的风力发电机组,其特征在于,包括塔架、机舱、上风向发电单元和下风向发电单元,所述机舱设置在所述塔架的顶部,所述上风向发电单元和下风向发电单元均设置在所述机舱上;
所述上风向发电单元包括上风向叶轮、上风向主轴和上风向发电机,所述上风向叶轮设置在所述机舱的前端,所述上风向叶轮通过所述上风向主轴与所述上风向发电机连接;
所述下风向发电单元包括下风向叶轮、下风向主轴和下风向发电机,所述下风向叶轮设置在所述机舱的后端,所述下风向叶轮通过所述下风向主轴与所述下风向发电机连接。
2.根据权利要求1所述的双叶轮、双发电机***的风力发电机组,其特征在于,所述上风向发电单元还包括传动***,所述上风向发电机采用双馈异步发电机,所述上风向主轴通过所述传动***与所述双馈异步发电机连接。
3.根据权利要求1所述的双叶轮、双发电机***的风力发电机组,其特征在于,所述下风向发电机采用永磁直驱同步发电机。
4.根据权利要求1-3任一项所述的双叶轮、双发电机***的风力发电机组,其特征在于,所述上风向叶轮与下风向叶轮旋转方向相反。
5.根据权利要求4所述的双叶轮、双发电机***的风力发电机组,其特征在于,所述上风向叶轮的直径小于所述下风向叶轮的直径。
6.根据权利要求5所述的双叶轮、双发电机***的风力发电机组,其特征在于,所述风力发电机组为下风向偏航风力发电机组。
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