[實用新型]一種基于機電差分系統(tǒng)變速的水平軸海流能發(fā)電機

有效

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• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN207398979U
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 高濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國聯(lián)合工程有限公司
• 主分類號: H02K7/18
• 分類號: H02K7/18;H02P9/06;H02P101/10
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 陳農(nóng)

本實用新型涉及一種基于機電差分系統(tǒng)變速的水平軸海流能發(fā)電機，水平軸海流能發(fā)電機包括海流能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)子、主變速箱、差速機構(gòu)、差速驅(qū)動器、發(fā)電機、變壓器，海流能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)子與主變速箱相連；主變速箱通過離合器與差速機構(gòu)輸入軸連接，差速機構(gòu)輸出軸連接發(fā)電機輸入軸，發(fā)電機輸出與變壓器、電網(wǎng)連接，變壓器輸出與差速驅(qū)動器連接，差速驅(qū)動器與差速機構(gòu)輸入軸連接。本實用新型具有簡潔的差速機構(gòu)，高效率，能量主要部分流向了發(fā)電機。該系統(tǒng)具有速度變化功能，主能源路徑中沒有限制過載能力的電子線路，允許在電網(wǎng)故障期間供給大電流，具有更好的電壓承載能力，提高了系統(tǒng)慣性和電網(wǎng)穩(wěn)定性。

技術(shù)領域

本實用新型涉及一種基于機電差分系統(tǒng)變速的水平軸海流能發(fā)電機，主要應用于發(fā)電廠。

背景技術(shù)

水平軸海流能發(fā)電機轉(zhuǎn)子速度的可控制變化是最佳利用海流能的前提條件。為滿足這個基本要求，目前的海流能轉(zhuǎn)換（OEC）系統(tǒng)都使用了變頻器。在基于雙反饋感應發(fā)電機（DFIG）的海流能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，三相轉(zhuǎn)子的電路通過變頻器連接到電網(wǎng)。 變頻器分別控制轉(zhuǎn)子的頻率、相位角以及電壓幅度。轉(zhuǎn)子速度可以控制在同步轉(zhuǎn)速±30％附近的范圍內(nèi)變化。在完全基于轉(zhuǎn)換器的海流能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)方案中，所有發(fā)電電能通過變頻器提供， 所以無論電網(wǎng)頻率如何，發(fā)電機的頻率都可以適應海流速度。 這些方案非常普遍，也代表了現(xiàn)代發(fā)電機中的先進的技術(shù)。

但是，因為這些海流能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有電子元件，其過載能力非常有限，只能略高于額定電流。 因此，在電網(wǎng)發(fā)生故障時，海流能發(fā)電機組在短路電流下不能理想的工作。此外，電網(wǎng)故障期間的電壓承受能力也受限于電流，具有儲能和調(diào)整作用的旋轉(zhuǎn)慣量被變頻器從電網(wǎng)中分離了。

上述海流能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的缺點促使了對新轉(zhuǎn)換系統(tǒng)方案的需求。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中變頻器過載能力有限、旋轉(zhuǎn)慣量被分離的技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、設計合理的基于機電差分系統(tǒng)變速的水平軸海流能發(fā)電機。在使用同步電機作為主發(fā)電機的情況下，使用包含伺服電動機的機電差速齒輪驅(qū)動系統(tǒng)進行發(fā)電機轉(zhuǎn)矩的控制。該系統(tǒng)具有海流能發(fā)電機發(fā)電所需的速度變化功能，且主能源路徑中沒有了限制過載能力的電子線路，所以允許在電網(wǎng)故障期間供給大電流，具有更有效的電壓承載能力。此外，系統(tǒng)的慣性已經(jīng)完全承載，從而提高了整個電網(wǎng)的慣性，增加了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

本實用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案包括：

一種基于機電差分系統(tǒng)變速的水平軸海流能發(fā)電機，包括海流能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)子、主變速箱、差速機構(gòu)、差速驅(qū)動器、發(fā)電機、變壓器，海流能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)子與主變速箱相連；主變速箱與差速機構(gòu)輸入軸連接，差速機構(gòu)輸出軸連接發(fā)電機輸入軸，發(fā)電機輸出與變壓器、電網(wǎng)連接，變壓器輸出與差速驅(qū)動器連接，差速驅(qū)動器與差速機構(gòu)輸入軸連接。

本實用新型所述差速機構(gòu)還設置有太陽輪齒輪、行星輪齒輪、內(nèi)齒圈齒輪、直齒齒輪組、行星架和差速驅(qū)動器輸入軸；所述差速驅(qū)動器輸入軸通過直齒齒輪組與差速機構(gòu)輸入軸連接；行星輪齒輪安裝在行星架上并與太陽輪齒輪嚙合，太陽輪齒輪安裝在差速機構(gòu)輸入軸上；所述內(nèi)齒圈齒輪與太陽輪齒輪嚙合，內(nèi)齒圈齒輪通過差速機構(gòu)輸出軸與發(fā)電機輸入軸連接。

本實用新型所述差速驅(qū)動器由變頻器和伺服電機組成，變壓器輸出與變頻器連接，變頻器輸出與伺服電機連接，伺服電機輸出軸與差速驅(qū)動器輸入軸連接。

本實用新型所述太陽輪齒輪、行星輪齒輪、內(nèi)齒圈齒輪中軸線相同。

海流能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)子驅(qū)動主變速箱，主變速箱通常是具有兩個行星齒輪和直齒輪的三級齒輪箱。在主變速箱和發(fā)電機之間，安置代表了整個系統(tǒng)核心的差速機構(gòu)。發(fā)電機優(yōu)選單獨通電的高壓同步發(fā)電機，由差速機構(gòu)的內(nèi)齒圈齒輪連接并驅(qū)動。

本實用新型變壓器具有用于供應海流能轉(zhuǎn)換器輔助設備的400V插座。 差速驅(qū)動器的速度需要被控制，一方面確保發(fā)電機上海流能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速能保持恒定，另一方面來控制整個海流能轉(zhuǎn)換器驅(qū)動系統(tǒng)的扭矩。