[發(fā)明專利]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速恒頻裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810045655.5
• 申請(qǐng)日: 2008-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN101344073A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莫爾兵;王建錄;王為民;王兵;鄧良;成健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司
• 主分類號(hào): F03D9/00
• 分類號(hào): F03D9/00;F03D7/00;H02P9/04
• 代理公司: 德陽(yáng)三星專利事務(wù)所
• 代理人: 劉克勤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，尤其涉及它的變速恒頻裝置。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組普遍采用變速運(yùn)行方式，即在風(fēng)速小時(shí)，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速低，風(fēng)速高時(shí)，風(fēng) 輪的轉(zhuǎn)速也高，使葉片的尖速比始終保持在最佳的狀態(tài)，這樣就能最充分地利用風(fēng)能，經(jīng) 濟(jì)性高。而大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要與電網(wǎng)連接，向電網(wǎng)供電，就需要采取特殊技術(shù)，使風(fēng)機(jī) 在變速運(yùn)行狀態(tài)下，輸出電能的頻率卻是恒定的，且為電網(wǎng)工作頻率。

現(xiàn)在普遍采用的技術(shù)手段有如下兩種：

1.雙饋?zhàn)兯俸泐l技術(shù)：

采用雙饋感應(yīng)式發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)定子與電網(wǎng)連接，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)雙饋?zhàn)冾l器變頻后與 電網(wǎng)連接運(yùn)行技術(shù)。變頻器控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁頻率，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械旋轉(zhuǎn)頻率加 上勵(lì)磁頻率與電網(wǎng)電頻率一致。因此可以調(diào)整轉(zhuǎn)子勵(lì)磁頻率來使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子變速運(yùn)行而發(fā) 電機(jī)上網(wǎng)頻率為工頻。該技術(shù)由于只有轉(zhuǎn)子部分的功率通過變頻器，因此，變頻器的容量 可以較小。但受變頻器電壓限制，可以實(shí)現(xiàn)的變速范圍只有同步轉(zhuǎn)速的-1/3～1/3之間。 另外，該技術(shù)對(duì)發(fā)電機(jī)的要求高，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子需要滑環(huán)，而且發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子工作在變頻器供 電模式下，轉(zhuǎn)子繞組的絕緣需要特殊考慮，轉(zhuǎn)子要承受高頻脈沖電壓和高的轉(zhuǎn)速，適應(yīng)電 網(wǎng)的能力還需要特殊措施加強(qiáng)。

2.全功率變頻上網(wǎng)技術(shù)：

采用同步發(fā)電機(jī)，通過變頻器與電網(wǎng)連接運(yùn)行。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速可以在較寬的范圍 內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速運(yùn)行，發(fā)電機(jī)的輸出電能通過全功率變頻器后變成工頻上網(wǎng)。該技術(shù)的優(yōu) 點(diǎn)是可以在更寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的變速運(yùn)行，適應(yīng)電網(wǎng)能力比雙饋?zhàn)兯偌夹g(shù)強(qiáng)，缺點(diǎn)是 需要的變頻器功率大，造價(jià)高。

以上兩種都是通過電磁變頻來實(shí)現(xiàn)恒頻，電磁變頻裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，元器件 數(shù)量多，故障幾率大，穩(wěn)定性、可靠性較差。

再有，受變頻器電壓的限制，均需要變壓器與電網(wǎng)連接，增加了機(jī)組的環(huán)節(jié)及成本。 而且，機(jī)組不能使用常規(guī)的工頻同步發(fā)電機(jī)，電能品質(zhì)差，諧波污染大，適應(yīng)電網(wǎng)能力不 夠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、穩(wěn)定可靠、變速范圍廣、對(duì)電網(wǎng)無諧 波污染、適應(yīng)電網(wǎng)能力加強(qiáng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速恒頻裝置。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速恒頻裝置，該裝置包括行星齒輪變速器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置；所述 行星齒輪變速器具有太陽(yáng)輪、行星架、內(nèi)齒圈，該內(nèi)齒圈可旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成三個(gè)同心旋轉(zhuǎn)軸， 三個(gè)軸分別任意對(duì)應(yīng)連接風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，即

所述內(nèi)齒圈連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，太陽(yáng)輪連接轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，行星架連接風(fēng)輪；或

所述內(nèi)齒圈連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，太陽(yáng)輪連接風(fēng)輪，行星架連接轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置；或

所述太陽(yáng)輪連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，行星架連接轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，內(nèi)齒圈連接風(fēng)輪；或

所述太陽(yáng)輪連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，行星架連接風(fēng)輪，內(nèi)齒圈連接轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置；或

所述行星架連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，太陽(yáng)輪連接風(fēng)輪，內(nèi)齒圈連接轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置；或

所述行星架連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，太陽(yáng)輪連接轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，內(nèi)齒圈連接風(fēng)輪。

所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置包括力矩電動(dòng)機(jī)及其變頻器、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)變送器、信號(hào)處理器； 力矩電動(dòng)機(jī)的輸出軸連接轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置對(duì)應(yīng)的行星齒輪變速器的旋轉(zhuǎn)軸，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)變 送器的輸出端連接信號(hào)處理器的輸入端，信號(hào)處理器的輸出端連接變頻器的輸入端，變頻 器的輸出端連接力矩電動(dòng)機(jī)。

所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置也可包括直流力矩電動(dòng)機(jī)及其調(diào)速器、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)變送器、信號(hào) 處理器；直流力矩電動(dòng)機(jī)的輸出軸連接轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置對(duì)應(yīng)的行星齒輪變速器的旋轉(zhuǎn)軸，風(fēng) 輪轉(zhuǎn)速信號(hào)變送器的輸出端連接信號(hào)處理器的輸入端，信號(hào)處理器的輸出端連接調(diào)速器的 輸入端，調(diào)速器的輸出端連接直流力矩電動(dòng)機(jī)。

所述風(fēng)輪設(shè)有增速裝置，該增速裝置的輸出軸連接行星齒輪變速器。

所述增速裝置可是行星齒輪增速裝置，也可是普通齒輪增速裝置。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果：