[實用新型]一種全風速范圍風力發電機

有效

• 申請號: 201820943570.8
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN208502948U
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 夏余鐘;張立偉;金輝;蔡宇;周保華
• 申請（專利權）人: 奧鑠動力科技（北京）有限公司
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D7/06;F03D9/25;F03D13/20
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 張亮保

本屬于發電機技術領域，公開全風速范圍風力發電機，包括可升降扇葉(1)、支撐臂(2)、旋轉軸(3)、發電機(4)和扇葉升降機構(5)，在旋轉軸(3)上通過支撐臂(2)固定連接有多個均勻分布的可升降扇葉(1)，旋轉軸(3)下端通過聯軸裝置與發電機(4)固定連接，在發電機(4)下部安裝有扇葉升降機構(5)，在旋轉軸、發電機、扇葉升降機構外表面設有防護外殼(6)；在防護外殼的頂端或/和防護外殼上部安裝多個風力采集傳感器，風力采集傳感器實時采集到的風力數據，中央處理器通過實時計算、調節進行處理分析得出扇葉高度及扇葉旋轉半徑，中央處理器通過控制升降機構的升降來調節支撐臂的張開角度值達到上述的調節。

技術領域

本實用新型屬于發電機技術領域，具體地涉及一種全風速范圍風力發電機。

背景技術

現有垂直軸風力發電機在常規風力下雖然可以進行發電。但要求啟動的風力等級高，因為過低的風力等級無法轉動扇葉；在運轉后，當風力等級過高時會導致旋轉軸帶動發電機轉速過快，影響使用壽命，甚至導致結構損壞；同時轉速過高會導致發電機的輸出頻率過高，增加后端調頻裝置的投入。甚至超過風電所產生的效益。當風力等級超出風葉旋轉承受后需要將風葉剎車抱死，以免損壞。

全風速范圍風力發電機可以適應不同的風速，風速很小時可以起將扇葉張開到最大，增加風機葉片的輸入力臂長度，輸入轉矩增加；當風量過高時，可以將葉片縮小，減小風機葉片的輸入力臂長度，從而減小輸入轉矩，達到輸入轉矩與阻力矩的平衡。使得在風力過高時不會對風葉轉速影響。實現全風速下均可以進行正常的發電。全風速范圍風力發電機采用恒頻發電機，當需要大功率輸出時可以多臺并聯使用。

全風速范圍風力發電機采用垂直軸結構型式，可在不同風力等級下進行正常工作的風力發電機，尤其適用于臺風環境使用。全風速范圍風力發電的旋轉軸垂直于地面，多片扇葉均勻排列在周圍，扇葉的方向與旋轉軸平行，可以適應來自不同方向的風。在風力發電機底部的升降機構，將扇葉升高或降低來調節全風速發電機的扇葉旋轉直徑，從而調節風機輸入轉矩，以適應不同的風速。

如圖1所示，現有的垂直軸風力發電機的扇葉由4-5個葉片組成，采用空氣動力學原理，在風的作用下沿著中軸旋轉，帶動發電機旋轉進行發電。然后通過輸電線將電能傳輸進行利用。垂直軸發電機的扇葉是固定不變的，當風力等級升高時，風功率密度增加，作用到風機葉的力增大，即電機的輸入扭矩增大，因此旋轉速度就會隨之增大，發電機的輸入功率就會變大，輸出電壓、頻率升高。當風力等級過高時，風機葉的因輸入轉矩會過大而使風機葉片的旋轉速度過高，導致發電機的旋轉轉速過快，長時間嚴重影響其壽命，甚至導致結構性永久損壞；旋轉速度過高還會導致發電機的輸出電壓和頻率過高，超出逆變器的調節能力，無法使用。要加大后端電能處理裝置的投入，大量浪費資金投入。因此在正常使用過程中，當風力等級超出風葉旋轉承受后需要將風葉抱死，以免損壞。此時的風力發電機將無法進行正常發電，使得風力發電機成為不穩定的電源。如并入電網使用，電網需為其提供相同容量的備份，降低了其他發電方式的負載率，增加了發電成本。

實用新型內容

本實用新型旨在克服現有技術的缺陷，針對上述問題，提供了一種全風速范圍風力發電機。在不同風速下不間斷發電，即使臺風等特大級風力的惡劣天氣也能穩定輸出。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供以下技術方案：

一種全風速范圍風力發電機，包括可升降扇葉1、支撐臂2、旋轉軸3、發電機4和扇葉升降機構5，其特征在于，在旋轉軸3上通過支撐臂2固定連接有多個均勻分布的可升降扇葉1，旋轉軸3下端通過聯軸裝置與發電機4固定連接，在發電機4下部安裝有扇葉升降機構5，在旋轉軸、發電機、扇葉升降機構外表面設有防護外殼6；在防護外殼的頂端或/和防護外殼上部安裝多個風力采集傳感器，風力采集傳感器實時采集到的風力數據，中央處理器通過實時計算、調節進行處理分析得出扇葉高度及扇葉旋轉半徑，中央處理器通過控制升降機構的升降來調節支撐臂的張開角度值達到上述的調節，以適應外界風力的變化，保障在全范圍風力下扇葉能夠正常運轉。