CN1936321A - 发电机轴串联连接的风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明专利涉及的是一种发电机轴串联连接的风力发电机由两台以上发电机轴串联在一起，由风轮带动齿箱，齿箱带动转子发电，目的是通过投入和切除负载的方法，达到风力发电机获得最佳功率系数，从而获得更多的风力能。

Description

发电机轴串联连接的风力发电机

技术领域  本发明专利涉及的是发电机轴串联连接运行的风力发电机。

背景技术  现在风力发电机采用机型，其一定浆距失速调节机型，轮毂简单，叶片固定在轮毂上，当风速超过额定值时，叶片失速，使升力下降，将功率调节在额定值以下，防止发电机超过负荷，缺点是空气动力效率低，整机重量大，其二变浆距调节型，运行中靠改变浆距，使风叶相对风向角度发生变化，从而获得较佳的空气动力学性能，整机结构复杂价高，其三，在两种机型的情况下，配制双速绕组的发电机，能使高风速时投入高速绕组发电，低风速时退出高风速绕组，投入低风速绕。发电机获取风能能力较单速发电机有很大进步。但由于高低速绕组功率相差大，切换过程陡，切换时较为麻烦，其利用风能方面虽较单速发电机有好转，但仍有一定程度风力能丢失。

发明内容  为了解决上述问题，本发明专利采用发电机轴串联连接进行功率调节的风力发电机，可以是两台，也可是三台。采有两台发电机应为双速。采用三台，可用单速发电机发电，两种方式的选择，要进行技术经济运行比较后却定，1、效率比较，2、两台双速发电机和三台单速发电机价格及两控制线路价格比较，3、无故障运行情况比较，3台发电机串联，实际上，起到备用发电机作用。可使温升高的发电机轮换停下来休息。

发电机固定在塔架上部轴心的位置，与塔架筒避横梁相联，其轴与塔架顶部转盘上的齿箱输出轴相连接，轴尾伸出发电机壳体，与另一发电机轴经连轴接相连接，对该连轴接的要求，能自动控制其所串连发电机机械上的投入和切除。当偏航***推动转盘迎对风向时，齿箱，转盘动圈将随同围绕发电机轴心转动。发电机定子却固定在塔架上不动，只是其转子在风力推动下转动发电，为此发电机输出电缆线得以安稳固定不动，发电机与齿箱紧挤在一室内，机电设备难以散热问题也得以解决，节省一套制冷***。

我们已经知道定浆距风力发电机组的浆叶节距角和额定转速都是固定不变的，这一限制，使得风力发电机的功率曲线上只有一点具有最大功率系数，这一点对应于某一叶尖速比，当风速变化时，功率系数也随之改变，而要在变化的风速下保持最大功率系数，必须保持转速与风速之比不变，也就是说风力发电机转速要能够随风速变化。现有技术是靠调整浆距限制风轮速度，为此将丢失风能，本发明专利则采取在风轮进入失速时对机组加入负载的办法使风轮转速下降从而退出失速。对于同样直径的风轮驱动的风力发电机组，其发电机额定转速可以有很大变化，而额定转速较低的发电机在低风速时具有较高的功率系数，额定转速较高的发电机在高风速时具有较高的功率系数，这就是利用双速发电机发电的根据，但额定转速并不是按额定风速时具有的最大功率系数设定的。因风力机组和一般为发电机组不一样，并不是经常运行在额定风速上，并且功率与风速的3次方成正比，只要风速超过额定风速，功率就会显著上升，这对于定浆距风力发电机来说是无法控制的，事实上定浆距风力发电机组在风速达到额定风速之前，就已经开始失速了，到额定风速时功率系数已相当小，然而现有技术采用单一的双速发电机，因低速和高速时功率输出差异大，从小电机过渡到大电机，或从大发电机过渡到小发电机过渡过程太陡，切换比较麻烦，获取最佳功率不尽理想，仍有相当程度的能源丢失，为此才采取发电机与发电机轴串连运行方式进行发电过程的功率调解，只要每次切换之后对发电机转速稍加调整，发电机便能工作在最佳功率输出状态，从而获得较多地风力能源。

现有技术变浆距变速发电，只有高低风速两个最佳功率点，其调整是靠大范围内调整发电机转速，不是丢失能源，就是多耗有源，本发明专利，在低风速时3个最佳功率带点，既小小发电(小发电机低速)、大小发电(大发电机低速)、小小与大小联合发电、高速也有3个最佳功率点，既小大(小发电机高速)、大大(大发电机高速)、小大与大大联合发电、小大与大大(超过额定功率20％以内允许运行40分钟)联合发电，共七种发电方式，有六个最佳功率点。3台单速发电机串联，则有小、中、大、小大联合、中大联合、大中小联合，大中小超额定负载20％以内七种发电状态。

发电机的投入和切除，是依靠对风速叶轮转速发电机转速的跟踪比较后做出，执行机构是磁力开关，或磁力开关于液压连轴接联合动作，当风速增加，运行中的发电机，叶轮和发电机转速不在增加或有所下降，则说明风机已进入失速，此时，风机应向增大负载方向调整。当风速下降，叶轮转速不变或略有上升，说明风机已退出失速，无须调整，当风速下降，叶轮和发电机转速下降，至一定值时，则减去一定负载，以保持风机工作在最佳功率状态，本发电机从启动风速开始启动到切除风速的时段内，完全由风速，叶轮转速，发电机转速传感器获得信息进行比较，处理后，自动做出运行状的调整，完全是电力操作，较现有技跟踪叶轮输出功率变化，维持叶轮恒功率输出进行风叶角度调整要方便的多，同时也经济的多。

附图说明

具体实施  如图所示为发电机、齿箱、转盘、塔架连接结构图1、大发电机，2、小发电机，3、增述齿轮箱，4、转盘，5、塔架，6、连轴接，7、发电机叶轮。

大发电机1与增速齿箱3的输出轴相连，大发电机轴尾通过液压连轴接与小发电机2的轴相连，发电机1、2固定在塔架筒的横梁上，齿箱3固定在偏航转盘4的动圈上，转盘4的定圈固定在塔架筒的顶部，齿箱3的输出轴与叶轮7相连。

现假设两发电机串联，大发电机1的高速绕组输出功率为1200KW，低速绕组输出功率为250KW，小发电机2的高速绕组输出功率为800KW，低速绕组输出功率为200KW，其具体实施发电功率调节说明如下，当风速达到启动风速时，风机自启动，松开偏航抱闸，启动偏航，使风机叶轮对准迎风方向，松开叶轮抱闸，在风力推动下，叶轮带动齿箱，发电机转动，当风速达到大小(大发电机低速绕组)发电机低速线圈额定速度时，大发电机低速线圈投入运行，发电机输出功率为250KW，当风速增加，而叶轮失速，则将投入小小发电机，此时已是大小与小小联合工作，既450KW发电机发电，风速再增加，叶轮又失速，则应退出450KW发电机，等待叶轮速度增大到高速绕组发电机的额定速度时，投入800KW发电机发电，风速又增，叶轮又进入失速，在800KW运行情况下投入1200KW发电机，如叶轮转速严重下降，则应退出800KW，保留1200KW发电，如果1200KW刚投入时比较转速略为下降后又开始上升，则维持2000KW发电，如风速继续上升，叶轮再一次失速，则应启动偏航，使叶轮向0发电角度推进，并维持2000KW超载20％以内一定时间的发电，在规定的时间内如果风速下降，则发电机退回到最佳迎风状态下继续发电，如果风速使风机超负荷20％范围内维持待40分钟时，2000KW同时退出，并将叶轮推到0发电角度，如果风速达到切除风速，则发电机偏航***应把叶轮推到0发电角度，并实行紧急下闸切除，快速退出电网，以保证风机和电网安全。

如果风速下降，叶轮转速下降，则反过来减去负载，保持发电机始终工作在最佳功率状态。3台单速发电机串联发电，以大发电机1000KW，中发电机650KW，小发电机350KW，发电状态顺序为350KW，650KW，1000KW，1350KW，1650KW，2000KW，2400KW(限时工作。)

Claims (7)

1、一种发电机轴串联运行的发电机，其特征在于：由叶轮、升速齿箱，连轴接不止一台的发电机、塔架筒、转盘构成的发电机轴串联运行的风力发电机。

2、根据权力要求1所述，发电机轴串联运行的发电机，其特征在于，发电机们以连轴接进行轴的头尾相连。

3、根据权力要求1所述，发电机轴串联运行的发电机，其特征在于，最大的发电机位于最上端与齿箱输出轴相连接。

4、根据权力要求1所述，发电机轴串联运行的发电机，其特征在于，齿箱输出轴上固定着叶轮。

5、根据权力要求1所述，发电机轴串联运行的风力发电机，其特征在于：转盘上固定着齿箱。

6、根据权力要求1所述，发电机轴串联运行的风力发电机，其特征在于：转盘固定在塔架顶部。

7、根据权力要求1所述，发电机轴串联运行的风力发电机，其特征在于：发电机固定在塔架筒中心的横梁上。

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