[發(fā)明專利]無電控渦輪式中型離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711361305.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN107956644A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張達(dá)匯;張燕婷;張國欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張國欣
• 主分類號(hào): F03D9/25
• 分類號(hào): F03D9/25;F03D7/02;F03D7/04;F03D1/06;F03D15/00;H02K7/18
• 代理公司: 寧波天一專利代理有限公司33207
• 代理人: 張晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種中型離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，具體是指無電控渦輪式中型離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)

由于風(fēng)的方向和大小具有不確定性和間歇性，使得現(xiàn)有風(fēng)電技術(shù)只能廣泛利用電力電子裝置才能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)電能輸出；因此，目前世界上所有中型離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)均具有如下特點(diǎn)：

一、跟蹤風(fēng)向不可或缺的采用風(fēng)向傳感器、控制器、蓄電池、逆變器、電動(dòng)機(jī)等電力電子裝置，它的工作原理就是通過機(jī)艙外部的風(fēng)向傳感器，判定其葉輪的對(duì)風(fēng)角度，再通過機(jī)艙內(nèi)的控制器，給予電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)裝置指令，帶動(dòng)齒輪在齒圈上旋轉(zhuǎn)一定角度，達(dá)到葉輪對(duì)風(fēng)位置。

二、現(xiàn)有控制葉輪轉(zhuǎn)速的方法主要有如下三種：①偏航技術(shù)，即當(dāng)風(fēng)力過大時(shí)，風(fēng)速傳感器把信號(hào)傳遞給機(jī)艙內(nèi)的電子控制器，經(jīng)其對(duì)風(fēng)速的判斷，指令電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)艙旋轉(zhuǎn)，以改變?nèi)~輪的對(duì)風(fēng)角度，從而降低風(fēng)力對(duì)葉片的作用力；②變槳距，通過液壓傳動(dòng)使葉片原位旋轉(zhuǎn)對(duì)風(fēng)角度，進(jìn)而達(dá)到減小風(fēng)力對(duì)葉片的作用力，實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)速的目的；③在葉輪的尖端增設(shè)阻尼機(jī)構(gòu)，當(dāng)風(fēng)速過大時(shí)，啟動(dòng)阻尼機(jī)構(gòu)，使葉輪在旋轉(zhuǎn)中增加空氣阻力，從而控制轉(zhuǎn)速。以上三種方法均采用了復(fù)雜的機(jī)構(gòu)與電力電子裝置相配合實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制，然而這些控制轉(zhuǎn)速的方法僅達(dá)到了防止葉輪飛車的目的，卻仍然達(dá)不到發(fā)電穩(wěn)頻的要求。這時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能還需要由交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妰?chǔ)存于蓄電池，再經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)頻的交流電輸出，同樣造成了機(jī)械及電力電子裝置的復(fù)雜性。

三、利用電力電子裝置驅(qū)動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的控制，其電能同樣來源于蓄電池提供。

四、所有需要傳動(dòng)增速的中型離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，均采用齒輪箱增速，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)所采用的齒輪箱，由于其加工精度、使用壽命、制造材料等均要求很高，使其成為影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)可靠性的關(guān)鍵部件，導(dǎo)致工程造價(jià)與維修維護(hù)成本過高。

因此，在上述風(fēng)力發(fā)電的四項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)中，所存在的突出問題是，風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的電力電子元器件易被腐蝕或損壞，齒輪箱長期運(yùn)轉(zhuǎn)造成磨損嚴(yán)重，從而使風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障率高、對(duì)使用條件要求高、對(duì)使用人員和維修人員專業(yè)素質(zhì)要求高、維護(hù)維修難度大，并且由于這些電力電子裝置及相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的配置，造成機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，從而使工程造價(jià)居高不下。

而在海島與無電網(wǎng)覆蓋的邊遠(yuǎn)地區(qū)，通常這些地區(qū)風(fēng)能資源豐富，但由于存在上述問題，故造成了現(xiàn)有的中型離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在這些地區(qū)很難普及應(yīng)用，使得現(xiàn)在有人居住的海島或需要用電的邊遠(yuǎn)地區(qū)，仍然使用大功率柴油發(fā)電機(jī)供電。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種無電控機(jī)械自動(dòng)跟蹤風(fēng)向、機(jī)械自動(dòng)穩(wěn)轉(zhuǎn)速/穩(wěn)頻輸出電能、機(jī)械自動(dòng)控制葉輪轉(zhuǎn)矩和采用鏈條輪增速傳動(dòng)裝置進(jìn)行傳動(dòng)增速的無電控渦輪式中型離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于采用全機(jī)械自動(dòng)化的獨(dú)立供電，故能減少電力電子裝置的應(yīng)用，降低安全風(fēng)速的使用要求，并具有環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、應(yīng)用場所廣泛、耐腐蝕易維護(hù)、故障率低、工程造價(jià)低等特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種無電控渦輪式中型離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括機(jī)架、葉輪軸和葉輪，所述的機(jī)架具有豎直部和水平部，該水平部由豎直部頂端單向懸臂伸出，并與所述豎直部呈直角關(guān)系，該豎直部內(nèi)設(shè)有豎直轉(zhuǎn)動(dòng)安裝的立軸，且立軸下端伸出豎直部作固定安裝，并使機(jī)架以立軸為中心自由旋轉(zhuǎn)；所述的機(jī)架外設(shè)有發(fā)電機(jī)、油箱和轉(zhuǎn)矩液壓控制器，該油箱內(nèi)設(shè)有穩(wěn)流量液壓轉(zhuǎn)速控制裝置，該發(fā)電機(jī)的電機(jī)軸與穩(wěn)流量液壓轉(zhuǎn)速控制裝置的油泵作驅(qū)動(dòng)連接；所述的葉輪軸水平轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在水平部內(nèi)，該葉輪軸的前端伸出懸臂并安裝轉(zhuǎn)矩盤和葉輪，后端伸出水平部與所述發(fā)電機(jī)的電機(jī)軸之間設(shè)有作傳動(dòng)連接的鏈條輪增速傳動(dòng)裝置；所述的轉(zhuǎn)矩液壓控制器與所述油泵之間設(shè)有互相連接的油管，該轉(zhuǎn)矩液壓控制器控制所述轉(zhuǎn)矩盤的轉(zhuǎn)矩。

所述的葉輪包括安裝在葉輪軸上的輪轂，該輪轂的外圓周面上設(shè)有多根呈放射狀分布的輻桿，在多根輻桿的外端設(shè)有至少兩圈輪輞，每相鄰兩圈輪輞之間設(shè)有多個(gè)環(huán)形均布的葉片，該多個(gè)環(huán)形均布的葉片與葉輪軸的徑向距離相等；所述的輪轂外圓周面上還設(shè)有與所述輻桿數(shù)量相等的輻條，每根輻條的內(nèi)端均連接在輪轂上，外端均向外傾斜連接在輻桿的外端。

所述的輪轂位于轉(zhuǎn)矩盤的外側(cè)，該輪轂與轉(zhuǎn)矩盤之間設(shè)有法蘭連接，所述的每根輻條的內(nèi)端均連接在輪轂的法蘭連接處，所述的輻條、輻桿和輪轂形成三角形框架連接。

所述的葉輪最大旋轉(zhuǎn)外徑到葉輪軸和立軸的兩軸延長線交點(diǎn)的假想連線A構(gòu)成錐角θ，該錐角θ＜150°。