CN201106525Y - 一种带有自控恒速增速器的风力发电机组 - Google Patents

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李建利
宣基京
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Abstract

本实用新型为一种带有自控恒速增速器的风力发电机组。包括风轮、发电机、自控系统、无级变速机构、调速机构和自控恒速增速器，所述的自控恒速增速器是由行星轮、太阳轮、内齿轮组成的行星轮系，行星轮系的系杆连接风轮转轴，行星轮与太阳轮啮合的同时又与内齿轮啮合，发电机的主轴和太阳轮轴连接。本实用新型的优点是：若能控制到太阳轮、行星轮、内齿轮所相互接触的每个齿都在同一个线速度的情况下运动，系杆的转速就可以为零。也就是讲：即使当风轮转速很低时(趋近于零)，输出轴仍可以稳定地在一个较高设定速度运转；系统中一组行星轮即可达到很高的增速比；只因为有这样优良的特性，才能不受风轮速度多变影响，实现高效的恒速输出发电。

Description

一种带有自控恒速增速器的风力发电机组
技术领域
本实用新型涉及一种风力发电装置，特别是公开一种带有自控恒速增速器的风力发电机组。
背景技术
能源、环境是当今人类生存和发展中要解决的紧迫问题。以石油、天然气、煤为主的常规能源，不仅资源有限，而且造成了严重的大气污染。对新能源的开发，已受到世界各国的高度重视。而无污染的风能，在一些发达国家已取得了惊人的成就，迅速地实现了商业化、产业化。在上世纪90年代中期已形成了一个规模巨大的风力机工业系统。
目前风力发电还不能很快普及的原因是：风力发电的成本甚至高于火力发电的成本。而风电场的建设成本中，风力发电的机电设备制造成本又是占绝大比例。因此降低风力发电设备的制造成本，是降低风力发电总成本的关键因素。
风力发电的基本结构是：风轮通过增速器带动发电机进行发电。而风轮的旋转，完全靠非常不稳定的风速来推动。因此，在动力输入变化的情况下，风力发电机组只有很小机会运行在最佳状态下。为了使发电机组在最佳状态下运行，各国科学家在风力发电机组上作了很多改进。如单绕组双速异步发电机、异步发电机附加最佳转差率控制等，以及配套的逆变器及整流器等，使得风力发电机组比普通火力或水力发电机组更为复杂和昂贵。这样的改进虽然改善了风力发电机组适应风轮转速变化无常的特点，但是复杂多变的结构，也意味着制造成本的增高、故障率的增加。
发明内容
本实用新型的目的在于公开一种带有自控恒速增速器的风力发电机组，在风轮不同转速的情况下，它都可自动调节传输给发电机轴为一个恒定速度(例如1500转/分)。这样，就达到了用一个普通的发电机取代复杂、昂贵的风力发电机组的目的。
本实用新型是这样实现的：一种带有自控恒速增速器的风力发电机组，包括风轮、发电机、自控系统、无级变速机构和调速机构，其特征在于：该系统包括自控恒速增速器，所述的自控恒速增速器是由行星轮、太阳轮、内齿轮组成的行星轮系，行星轮系的系杆连接风轮转轴，行星轮与太阳轮啮合的同时又与内齿轮啮合，发电机的主轴和太阳轮轴连接，并通过齿轮与无级变速机构输入端连接，无级变速机构的输出端通过齿轮啮合与内齿轮连接。
所述的自控系统接受发电机主轴和风轮轴的转速信号，通过控制无级变速机构的调速机构，控制内齿轮的转速，从而控制输出轴转速。
所述的无级变速机构输入端与主轴连接是通过齿轮组啮合连接。
所述的无级变速机构为机械无级变速器，还可以为液压等其他形式的无级变速机构。
所述的自控系统备有计算机。
本实用新型的有益效果是：在一组行星轮系中，若能控制到太阳轮4、行星轮3、内齿轮5所相互接触的每个齿都在同一个线速度的情况下运动，系杆2的转速就可以为零；也就是讲：即使当风轮转速很低时(趋近于零)，输出轴仍可以稳定地在一个较高设定速度运转；所以该系统中一组行星轮即可达到很高的增速比；只因为有这样优良的特性，才能不受风轮速度多变影响，实现高效的恒速输出发电。
附图说明
附图是本实用新型结构示意图。
图中：1、风轮；2、系杆；3、行星轮；4、太阳轮；5、内齿轮；6、主轴；7、无级变速机构；8、齿轮组；9、自控系统；10、调速机构；11、发电机。
具体实施方式
根据附图，当风吹动风轮1做旋转运动时，风轮1将带动一组行星轮系中的系杆2做同步运动。和系杆2相联的行星轮3，将对行星轮系中的太阳轮4和内齿轮5发生作用力，产生相关运动。
由于太阳轮4和主轴6是固定连接，而一组无级变速机构7的输入部分和主轴也是相对的固定连接。所以无级变速机构7通过齿轮组8和内齿轮5有了新的相关联动。
当风轮转1速变化时，带动主轴6转速改变，当此转速稍一改变，自控系统9会采集到转速变化，从而通过调整机构10调整无级变速机构7的传动比，进而改变内齿轮5的转速，由此主轴6又回到设定转速。这样就可使主轴6以一种恒定的设计速度(例如1500转/分)直接带动普通发电机11进行发电。
本发明的关键技术在于：在一组行星轮系中，如果能控制到太阳轮4、行星轮3、内齿轮5所相互接触的每个齿都在同一个线速度的情况下运动，系杆2的转速就可以为零。也就是讲：即使当风轮转速很低时(趋近于零)，输出轴仍可以稳定地在一个较高设定速度运转；所以该系统中一组行星轮即可达到很高的增速比：只因为有这样优良的特性，才能不受风轮速度多变影响，实现高效的恒速输出发电。

Claims (4)

1.一种带有自控恒速增速器的风力发电机组，包括风轮、发电机、自控系统、无级变速机构和调速机构，其特征在于：该系统包括自控恒速增速器1所述的自控恒速增速器是由行星轮、太阳轮、内齿轮组成的行星轮系，行星轮系的系杆连接风轮转轴，行星轮与太阳轮啮合的同时又与内齿轮啮合，发电机的主轴和太阳轮轴连接，并通过齿轮与无级变速机构输入端连接，无级变速机构的输出端通过齿轮啮合与内齿轮连接。
2.根据权利要求1所述的带有自控恒速增速器的风力发电机组，其特征在于：所述的无级变速机构输入端与主轴连接是通过齿轮组啮合连接。
3.根据权利要求1所述的带有自控恒速增速器的风力发电机组，其特征在于：所述的无级变速机构为机械无级变速器，还可以为液压形式的无级变速机构。
4.根据权利要求1所述的带有自控恒速增速器的风力发电机组，其特征在于：所述的自控系统备有计算机。
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