CN102758734B - 风力发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力发电系统，包括风轮和底盘，风轮连接有增速器，底盘上固定有伺服驱动系统和防护罩，增速器连接有前置主动盘，增速器与前置主动盘之间设有前置速度信号取样装置，前置主动盘通过磁力非接触性连接有前置从动盘，前置从动盘连接后置主动盘，前置从动盘与后置主动盘之间顺次设有前置励磁绕组和后置励磁绕组，后置主动盘通过磁力非接触性连接有后置从动盘，后置从动盘连接有发电，后置从动盘与发电机之间设有后置度信号取样装置，本发明有益效果：结构简单，安全可靠；实现了电能输出过程的高稳定、低噪音、恒频率、恒电压；主动盘与从动盘之间的磁力非接触性连接，延长了风电机组的使用寿命；实现了发电量输出的最大化。

Description

风力发电系统

技术领域

本发明属于电力机械领域，尤其涉及一种风力发电系统。

背景技术

风能是一种可再生的清洁能源。近三十年来，国际上在风能的利用方面，无论是理论方面还是应用研究都取得了重大进展，风力发电技术日臻完善。我国是亚洲风能产业发展的主要推动者之一，风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。“国家科技支撑计划重大项目”大功率风电机组研制与示范支持1.5～2.5MW、2.5MW及以上双馈式变速恒频风电机组的研制；1.5～2.5MW、2.5MW及以上直驱式变速恒频风电机组的研制；兆瓦级以上风电机组叶片、齿轮箱、双馈式发电机、直驱永磁式发电机、双馈式风电机组控制系统与变流器、直驱式风电机组控制系统及变流器的研制及相关风电技术发展分析等。

综上所述，突出说明风电机组最关键的技术问题是如何实现恒频、恒压、发电量大、噪音低、安全性高、寿命长、单度电成本低等功能特点，是每位行业科技工作者的奋斗目标。目前，我国并网型风电机组绝大部分是国外机组，其中丹麦占60％左右、德国占20％左右、国产仅占10％，已研制机型均属于定转速失速控制型风力机，变速恒频型风力机尚在开发研究中，主要技术走引进消化国产化道路，这充分说明我国的风电技术远远落后于一些发达的西方国家。

风电机组在运行过程中，要求风力机不论风速如何变化，转速总保持恒定或不超过某一恒定值，为此采用了调速或限速装置，从原理上大致为三类：一、偏离风向超速保护；二、利用气动阻力制动；三、变桨距调速。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电系统，当风速发生变化时，保证传递给同步发电机的转速不随着风速的变化而变化，实现输出电能的恒频率、恒电压，解决了现有技术中存在的上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现： 

一种风力发电系统，包括风轮和底盘，所述风轮连接有增速器，所述底盘上固定有伺服驱动系统，所述增速器内部设有启动与制动装置，增速器的输出轴连接有前置主动盘，前置主动盘外侧设有前置从动盘，前置从动盘连接后置主动盘，所述前置从动盘与后置主动盘之间顺次设有前置励磁绕组和后置励磁绕组，后置主动盘内设有后置从动盘，后置从动盘连接有发电机。 

进一步的，所述增速器与前置主动盘之间设有前置速度信号取样装置，所述后置从动盘与发电机之间设有后置速度信号取样装置。 

进一步的，所述底盘表面设有防护罩。 

优选的，所述风轮通过联轴器与增速器连接，所述前置从动盘通过弹性联轴器与后置主动盘连接。 

优选的，所述前置主动盘与前置从动盘通过磁力非接触性连接驱动，所述后置主动盘与后置从动盘通过磁力非接触性连接驱动。 

本发明的有益效果为：该装置结构简单，安全可靠；实现了电能输出过程的高稳定、低噪音、恒频率、恒电压；主动盘与从动盘之间的磁力非接触性连接，延长了风电机组的使用寿命；实现了发电量输出的最大化。 

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的一种风力发电系统结构示意图；

图2是本发明实施例所述的一种风力发电系统功能方框图。

图中：

1、风轮；2、底盘；3、增速器；4、伺服驱动系统；5、前置主动盘；6、前置从动盘；7、后置主动盘；8、后置从动盘；9、发电机；10、前置速度信号取样装置；11、前置励磁绕组；12、后置励磁绕组；13、后置速度信号取样装置；14、防护罩。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例所述的一种风力发电系统，包括风轮1和底盘2，风轮1通过联轴器连接有增速器3，底盘2上固定有伺服驱动系统4和防护罩14，增速器3内部设有启动与制动装置，增速器3的输出轴连接有前置主动盘5，增速器3与前置主动盘5之间设有前置速度信号取样装置10，前置主动盘5通过磁力非接触性连接有前置从动盘6，前置从动盘6通过弹性联轴器连接后置主动盘7，前置从动盘6与后置主动盘7之间顺次设有前置励磁绕组11和后置励磁绕组12，后置主动盘7通过磁力非接触性连接有后置从动盘8，后置从动盘8连接有发电9，后置从动盘8与发电机9之间设有后置速度信号取样装置13，通过两级磁力非接触性连接，实现恒频率、恒电压发电。

当风速保持在某一额定值时，风轮1将沿着垂直于风向的平面保持一定的速度旋转，增速器3输出给前置主动盘5的转速也同样在某一额定值，这时由前置速度信号取样装置10输出一个对应的模拟量信号，我们设为u1，负反馈给模拟量速度与控制单元，经比较、运算、放大后输出一个驱动信号给前置励磁绕组11，来驱动前置从动盘6和后置主动盘7按设定的转速运转，后置主动盘7与后置从动盘8通过磁力连接，这时，我们给后置励磁绕组12一个定值设定信号，驱动后置从动盘8和发电机9工作，后置速度信号取样装置13输出一个对应的模拟量信号，我们设为u2。

当风速发生变化时，风轮1的速度也将发生变化，增速器3输出轴的转速也随之变化，这时前置速度信号取样装置10输出一个的模拟量信号u1发生改变（增加或减小），负反馈给模拟量速度与控制单元输出一个对应驱动信号（减小或增加）给前置励磁绕组11，以保证前置从动盘6按原设定转速保持不变运转，保证后面传动系统及发电机9的转速不变，以实现恒速度、恒频率、恒电压发电。

当发电机9的负载发生变化时，发电机9的转速瞬间将发生改变，这时由后置速度信号取样装置13输出一个对应的模拟量信号u2（增大或减小）发生改变，负反馈给基准速度给定与控制单元输出一个对应驱动信号（减小或增加）给后置励磁绕组12，以保证发电机9的转速不随着负载的变化而变化，以实现恒速度、恒频率、恒电压发电。

如图2所示，本发明还拥有独特的启动与制动装置，它与增速器3为一体型结构。当风力达到一定的风速时，风力测量控制系统输出信号，自动启动风电系统按设定模式运行发电；当风力不足时，风力测量控制系统无信号输出，可自动关闭风电系统，也可以设定运行风电机组，但此时风电机组运行效率下降，随着风速降低而降低，具体视电网的负荷而定。风向指示系统是控制伺服驱动系统4的信号源，它能准确的捕获风力方向以控制伺服驱动系统4驱动风电系统，使风轮1旋转平面总是迎风垂直于风速方向旋转，使风电机组保持最佳的风能利用率，以输出最大的发电量。显示、操作控制系统，模拟量速度与控制单元，基准速度给定控制单元是风电机组运行的心脏，它能准确的显示出风电机组各系统运行状态、运行参数，并能实现故障报警与通讯。 

本发明不局限于上述最佳实施方式，并不能以此局限本发明，任何人在本发明的启示下得出的其他各种形式的产品，不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种风力发电系统，包括风轮（1）和底盘（2），所述风轮（1）连接有增速器（3），所述底盘（2）上固定有伺服驱动系统（4），其特征在于：所述增速器（3）内部设有启动与制动装置，增速器（3）的输出轴连接有前置主动盘（5），前置主动盘（5）外侧设有前置从动盘（6），前置从动盘（6）连接后置主动盘（7），所述前置从动盘（6）与后置主动盘（7）之间顺次设有前置励磁绕组（11）和后置励磁绕组（12），后置主动盘（7）内设有后置从动盘（8），后置从动盘（8）连接发电机（9）；所述增速器（3）与前置主动盘（5）之间设有前置速度信号取样装置（10）；所述后置从动盘（8）与发电机（9）之间设有后置速度信号取样装置（13）；所述前置主动盘（5）与前置从动盘（6）通过磁力非接触性连接驱动，所述后置主动盘（7）与后置从动盘（8）通过磁力非接触性连接驱动。

2.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于：所述底盘（2）表面设有防护罩（14）。

3.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于：所述风轮（1）通过联轴器与增速器（3）连接。

4.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于：所述前置从动盘（6）通过弹性联轴器与后置主动盘（7）连接。