[發明專利]發電機落地型T軸混合傳動變槳變速風力發電機及控制法

在審

• 申請號: 201811079163.8
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109578211A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 邢軍強;張明遠;陳雷;徐建;姜立兵;郁楊;許增金;邢作霞;李媛;孫傳宗;陳宏亮
• 申請（專利權）人: 沈陽工程學院;沈陽工業大學
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03D7/00;F03D15/10
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 周智博;宋鐵軍

1.一種發電機落地型T軸混合傳動變槳變速風力發電機，其特征在于：該發電機組主要通過設置兩臺小型的增速箱，塔頂放置一臺增速箱(4)和塔底放置一臺增速箱(17)實現；

該發電機組包括主軸(2)、塔頂增速箱(4)、豎直傳動軸(11)、底段塔筒(16)和安裝在塔底的塔底增速箱(17)；

橫向的主軸(2)末端懸臂端套裝增速箱(4)，增速箱(4)的輸出軸連接豎向的豎直傳動軸(11)，豎直傳動軸(11)與主軸(2)形成“T”型結構；豎直傳動軸(11)的底部連接至底段塔筒(16)內的塔底增速箱(17)。

2.根據權利要求1所述的發電機落地型T軸混合傳動變槳變速風力發電機，其特征在于：增速箱(4)外殼用銷軸支撐在機艙底盤上。

3.根據權利要求1所述的發電機落地型T軸混合傳動變槳變速風力發電機，其特征在于：傳動軸(11)自上而下分為多段，增速箱(4)的輸出軸通過撓性聯軸器(9)連接至最上端的傳動軸(11)，相鄰的兩段傳動軸(11)之間通過撓性聯軸器(13)連接。

4.根據權利要求3所述的發電機落地型T軸混合傳動變槳變速風力發電機，其特征在于：豎直傳動軸(11)設置在塔筒(15)內，塔筒(15)分為多段，每個豎直傳動軸(11)對應一段塔筒(15)，豎直傳動軸(11)通過塔筒(15)上下兩端的傳動軸軸承(10)支撐。

5.根據權利要求3所述的發電機落地型T軸混合傳動變槳變速風力發電機，其特征在于：塔底增速箱(17)連接至放置于塔底的發電機(18)。

6.根據權利要求5所述的發電機落地型T軸混合傳動變槳變速風力發電機，其特征在于：塔底的發電機(18)連接變頻器(19)。

7.根據權利要求5或6所述的發電機落地型T軸混合傳動變槳變速風力發電機，其特征在于：該發電機(18)為9相永磁風力發電機，它是一種多冗余度無刷永磁電機，發電機(18)整體結構為單定子鐵芯(01)和單轉子鐵芯結構，單轉子設置在單定子內，轉子采用永磁磁極(03)，相對于有刷電機，該電機為無刷永磁電機，消除換向裝置對電機穩定性帶來的影響。(這里主要對比有刷交流電機)，定子繞組(02)設置在單定子鐵芯(01)槽內側，定子繞組(02)采用九相繞組設計，每三相繞組并繞成一套獨立繞組，整機繞組由三套定子繞組(02)組合而成；此三套繞組按一定空間角度，每套繞組空間間隔20度隔離放置，每套單獨繞組均獨立運行發電，正常工作時三套繞組聯合發電。

8.利用權利要求1所述的發電機落地型T軸混合傳動變槳變速風力發電機所實施的控制方法，其特征在于：

該方法采用模糊控制與PID控制相結合的復合變槳距控制策略對額定風速之上的風電機組恒功率階段進行變槳距控制，按照控制結構分為模糊前饋控制和模糊自適應PID控制；模糊自適應PID控制實現風電機組最大功率跟蹤控制；當風速低于額定風速時，通過調節變流器控制發電機轉矩保持風能利用系數最大值，從而提高風電機組功率；當風速超過額定風速時，改變槳距角限制風輪轉速，使風電機組的輸出功率穩定在額定值附近；模糊前饋控制根據風速擾動輸出前饋槳距角β_f，對被控量所受的擾動進行補償；前饋槳距角與模糊自適應PID控制的槳距角β_u運算后的槳距角給定值β_r發送給變槳執行機構，控制變槳驅動電機，實現風電機組的變槳控制。