CN102003342A - 一种风轮转角可连续性调节的水平轴风力发电机及其调节方法 - Google Patents

一种风轮转角可连续性调节的水平轴风力发电机及其调节方法 Download PDF

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Abstract

一种风轮转角可连续性调节的水平轴风力发电机及其调节方法，包括偏航主电机、偏航主行星齿轮、偏航副电机和偏航副行星齿轮；偏航主电机和偏航主行星齿轮组成主动偏航齿轮机构，根据控制电路发出的偏航命令进行粗调节，然后利用偏航副电机和偏航副行星齿轮组成的从动偏航齿轮机构在初步调节的基础上进行二次微调节，实现水平轴风力发电机转角连续性变化调节，使得装置在偏航状态下能够进行转角连续性变化进行调节,提高了风能利用效率。

Description

一种风轮转角可连续性调节的水平轴风力发电机及其调节方法
技术领域
本发明涉及水平轴风力发电机，具体地说是涉及一种利用主动偏航齿轮机构粗调节、从动偏航齿轮机构微调节实现风轮转角可连续性调节的水平轴风力发电机及其调节方法。
背景技术
风能作为一种清洁环保的可再生能源，在生活中得到越来越广泛的应用。为了更好的利用风能，人们研究出多种形式的风力发电装置。从风力机旋转轴在空间位置看可以分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。其中，水平轴风力发电机是目前采用较多的形式。
为了最大限度地捕捉风能，大多数水平轴风力发电机具有对风装置，即叶片能随风向改变而转动，通过跟踪风向实现偏航调节。风力发电机需要小型风力发电机一般采用尾舵对风，而大型的风力发电机则利用风向传感元件以及伺服电机组成的传动机构进行对风偏航调节。
目前，风力发电机的偏航调节主要利用偏航电机、偏航齿轮箱实现，偏航齿轮箱采用行星齿轮箱。利用风向标将风向变化的电信号传递到偏航电机的控制回路的处理器里，经过比较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，将偏航力矩作用在偏航轴承上带动风轮偏航对风。
实际生活中，由于机械物理等因素限制，偏航齿轮箱在进行风力发电机机舱旋转对风时，只能以几度为周期不连续转动，偏航调节的最终结果与最适风向仍然存在着角度偏差，并不能达到偏航调节的最优效果，这就极大的影响了风能利用率与整机的电能输出。
发明内容
本发明的目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种利用主动偏航齿轮机构粗调节、从动偏航齿轮机构微调节，实现转角连续性变化的水平轴风力发电机。
本发明的技术方案是：
一种风轮转角可连续性调节的水平轴风力发电机，包括机舱、由偏航主电机和偏航主行星齿轮构成的主动偏航齿轮机构、风向仪、塔、控制电路，风向仪安装在风力发电机舱体的外部用于测试风向，风向仪的输出与控制电路的风向信号输入端相连，控制电路的输出驱动偏航主电机的运转，偏航主电机的输出轴带动风轮的转动，其特征是该发电机还包括由偏航副电机和偏航副行星齿轮构成的从动偏航齿轮机构，所述的控制电路的微调信号输出端与偏航副电机的控制信号端相连，驱动偏航副电机的运转，偏航副行星齿轮套装在偏航副电机的输出轴上，该偏航副行星齿轮与偏航主行星齿轮啮合。
本发明的偏航主电机位于机舱的内部，偏航主行星齿轮套装在偏航主电机的输出轴上，偏航主电机与偏航主行星齿轮同轴联接。
本发明的风向仪为测试风向的传感器。
一种风轮转角可连续性调节的水平轴风力发电机的调节方法，包括以下步骤：首先利用风向仪测试风向，将风向变化的电信号传递到控制偏航电机的控制电路中，控制电路处理后给偏航主电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，利用偏航主电机和偏航主行星齿轮组成的主动偏航齿轮机构进行粗调节，将偏航力矩作用在偏航主电机的输出轴上带动风轮偏航对风，然后利用偏航副电机和偏航副行星齿轮组成的从动偏航齿轮机构在初步调节的基础上进行二次微调节，实现水平轴风力发电机转角连续性变化调节。
本发明的有益效果：
本发明采用主动偏航齿轮机构粗调节和从动偏航齿轮机构微调节相结合的方法，发电机在偏航状态下首先利用主动偏航齿轮机构进行初步调节，再根据装置与最适风向存在的偏角二次微调节。使得装置在偏航状态下能够进行转角连续性变化进行调节,提高了风能利用效率。
 
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的主动偏航齿轮机构和从动偏航齿轮机构的结构示意图。
图3是本发明的整体结构示意图。
 
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，由机舱1 、风向仪6、控制电路8组成。利用风向仪6测试风向，将风向变化的电信号传递到控制偏航电机的控制电路8中，控制电路8处理后给偏航主电机2发出顺时针或逆时针的偏航命令进行调节，确保装置处于最适迎风方向，避免风速过大时对叶片的损伤。
图2所示主动偏航齿轮机构和从动偏航齿轮机构的结构示意图，由偏航主电机2、偏航主行星齿轮3、偏航副电机4、偏航副行星齿轮5构成。偏航主电机2和偏航主行星齿轮3组成主动偏航齿轮机构，根据控制电路8发出的偏航命令进行粗调节，然后利用偏航副电机4和偏航副行星齿轮5组成的从动偏航齿轮机构在初步调节的基础上进行二次微调节，实现水平轴风力发电机转角连续性变化调节。
图3所示为水平轴风力发电装置整体结构示意图。包括了机舱1、偏航主电机2、偏航主行星齿轮3、偏航副电机4、偏航副行星齿轮5、风向仪6、塔7、控制电路8，展现了本发明装置的整体结构。偏航主电机2与偏航主行星齿轮3同轴联接，偏航副电机4与偏航副行星齿轮5同轴联接，偏航主行星齿轮3与偏航副行星齿轮5啮合。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (4)

1. 一种风轮转角可连续性调节的水平轴风力发电机，包括机舱(1)、由偏航主电机(2)和偏航主行星齿轮(3)构成的主动偏航齿轮机构、风向仪(6)、塔(7)、控制电路(8)，风向仪（6）安装在风力发电机舱体的外部用于测试风向，风向仪（6）的输出与控制电路（8）的风向信号输入端相连，控制电路（8）的输出驱动偏航主电机(2)的运转，偏航主电机(2)的输出轴带动风轮的转动，其特征是该发电机还包括由偏航副电机(4)和偏航副行星齿轮(5)构成的从动偏航齿轮机构，所述的控制电路（8）的微调信号输出端与偏航副电机(4)的控制信号端相连，驱动偏航副电机(4)的运转，偏航副行星齿轮(5)套装在偏航副电机(4)的输出轴上，该偏航副行星齿轮(5)与偏航主行星齿轮(3) 啮合。
2.根据权利要求1所述的风轮转角可连续性调节的水平轴风力发电机，其特征是所述的偏航主电机(2)位于机舱(1)的内部，偏航主行星齿轮(3) 套装在偏航主电机(2)的输出轴上，偏航主电机(2)与偏航主行星齿轮(3)同轴联接。
3.根据权利要求1所述的风轮转角可连续性调节的水平轴风力发电机，其特征是所述的风向仪（6）为测试风向的传感器。
4.一种基于权利要求1所述风轮转角可连续性调节的水平轴风力发电机的调节方法，包括以下步骤：首先利用风向仪（6）测试风向，将风向变化的电信号传递到控制偏航电机的控制电路(8)中，控制电路(8)处理后给偏航主电机（2）发出顺时针或逆时针的偏航命令，利用偏航主电机(2)和偏航主行星齿轮(3)组成的主动偏航齿轮机构进行粗调节，将偏航力矩作用在偏航主电机（2）的输出轴上带动风轮偏航对风，然后利用偏航副电机(4)和偏航副行星齿轮(5) 组成的从动偏航齿轮机构在初步调节的基础上进行二次微调节，实现水平轴风力发电机转角连续性变化调节。
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