CN201679630U - 一种分散式风力发电与并网装置 - Google Patents

一种分散式风力发电与并网装置 Download PDF

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Abstract

一种分散式风力发电与并网装置，包括风叶1、永磁发电机2、尾翼3、风向导向舵4、可转动电机座5、塔架6、AC-DC变换器7、逆变馈网变流器8、风向调节装置9等。其特征是风叶1直接装在永磁发电机2的轴上，并可在可转动电机座5上转动，尾翼3上装有风向导向舵4并由风向调节装置9控制调节风向与风叶的角度；发电机2输出电缆连接到AC-DC变换器7，变换成直流电后送至逆变馈网变流器8再逆变成与电网同频同相的交流电馈送至电网。该风力发电装置结构简单可靠、不用蓄电池而直接并入电网，成本低廉、效率很高，自动风向定位且具有风力过大时的过载保护，能广泛在农村、山区、海岛、城镇等地和千家万户投资使用。

Description

一种分散式风力发电与并网装置
所属技术领域  本实用新型涉及一种风力发电装置，尤其是一种能将所发电能馈入当地电网并分散在农村、山区、海岛或城镇的简易型小型风力发电装置。
背景技术  目前，风力发电的并网技术多是采用风叶旋转带动齿轮变速箱并要恒定转速后再驱动发电机和并入电网，也有通过变频励磁方式来跟踪转速变化的发电机使发出恒频同相的交流电后并入电网。这两种方法结构复杂，所以仅适用于中大功率和投资规模较大的风力发电场合。而小功率风力发电因电压频率多变，目前多以先给蓄电池充电，后从蓄电池取电经逆变方式给电器供电，但不与电网相连。
发明内容  针对上述风力发电装置为要并网而需具备复杂装置的不足，本实用新型提供了一种不用变速箱和恒速装置，也不用变频励磁装置，而是采用直接由风叶带动多极对永磁发电机且能将电压频率都变动的电力经变换后能按要求馈入电网和风力过大时能实现过载保护的简易型低成本风力发电装置，从而可广泛应用于分散在农村、山区、海岛或城镇的小功率风力发电站。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种分散式风力发电装置，包括风叶、多极对永磁发电机、尾翼、风向导向舵、可转动电机座、塔架、高PF值AC-DC变换器、逆变馈电变流器等。其特征是风叶直接装在多极对永磁发电机的轴上，多极对永磁发电机固定在可转动电机座上，在可转动电机座的一侧装有尾翼，尾翼上装有风向导向舵，该导向舵受风力作用能摆动尾翼和使风叶自动对准风力方向接收最大风力；当风叶受风力转动时，多极对永磁发电机就有电力发出，该电力的电压和频率都是随风力大小而变化，通过三相电缆线穿过可转动电机座、塔架送到高PF值AC-DC变换器。该AC-DC变换器能适应很宽的输入电压范围和频率变化，在180°范围内以近正弦波方式吸取风力发电机的输出电流并变换成略高于电网的电压峰值的直流电压，且稳定在所需范围内，即能随风力的很大变化变换为较小的直流电压变化，再送到逆变馈电变流器逆变成与市电同频且同相的交流电直接馈送至电网，并具有风力越大，输出电流也越大，将接收到的风能最大限度馈送到电网去，且馈送电网的谐波电流和电磁干扰幅值(EMI)均能满足认证要求。当风力太大，超过发电装置容限时，高PF值AC-DC变换器能自动感知并通过风向调节装置自动调节尾翼上的风向导向舵，使风叶偏离风力正方向减少风力的接收，实现风力过载保护和避免发电装置过载损坏。
本实用新型的有益效果是：风力发电装置的结构简单可靠，不用齿轮变速箱由风叶直接带动发电机和发电能量不经过蓄电池而直接并入电网，既大幅降低了成本且提高了效率，风向定位准确接收效率高且具有风力过大时的过载保护，能分散安装到农村、山区、海岛、城镇等有电网地区，易于千家万户投资使用。
附图说明  下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的主体结构示意图。
图2是风向导向调节装置示意图。
图中，1.风叶，2.多极对永磁发电机，3.尾翼，4.风向导向舵，5.可转动电机座，6.塔架，7.高PF值AC-DC变换器，8.逆变馈网变流器，9.风向调节装置12.扳杆，13.钢丝绳，14.滑轮，15.弹簧固定柱，16.弹簧，17.定位挡柱，18.弹簧拉杆，19.可转动轴，20.下挡圈。
具体实施方式  在图1和图2中，风叶(1)直接套装在多极对永磁式发电机(2)的轴上，受风力作用风叶(1)旋转就直接带动发电机(2)转动；发电机(2)固定在可转动电机座(4)上，可沿着塔架(6)顶部的轴孔360°转动；可转动电机座(5)的后部联结着尾翼(3)，风向导向舵(4)固定在一个可转动轴(19)上，并插入尾翼(3)的相应轴孔中，与导向舵(4)连成一体的可转动轴(19)下面联结着下挡圈(20)，在下挡圈(20)上焊有扳杆(12)和弹簧拉杆(18)，弹簧固定柱(15)安装在尾翼(3)上，在弹簧固定柱(15)与弹簧拉杆(18)之间装有弹簧(16)，弹簧(16)有一定的拉紧力，受弹簧(16)的拉力作用，弹簧拉杆(18)紧贴在定位档块(17)上，此时风向导向舵(4)正好与风叶(1)的轴心线平行；焊接在下挡圈(20)的转杆(12)顶端与钢丝绳(13)固定，钢丝绳(13)经滑轮(14)与风向调节装置(9)相连，如风向调节装置(9)拉动钢丝绳(13)，当扳杆(12)受钢丝绳(13)的拉力大于弹簧(16)的拉紧力时，就会带动可转动轴(9)和风向导向舵(4)一起偏转，使风向导向舵(4)与风叶(1)的轴心线不再保持平行，从而改变了风叶(1)的轴心线与正风向的角度，降低了风的作用力。
风向调节装置(9)能根据风力发电量大小和发电机(2)最大容限通过拉动钢丝绳(13)对风向导向舵(4)进行调节，从而改变风向导向舵(4)与风叶(1)的轴心线的角度；也就是说，当风力很大超过发电机(2)容限时，风叶(1)的轴心线就会偏离风向，风力越大，偏转的角度就越大，当风力极大时，风叶可完全偏离风力方向，这样，就能避免风力过大时发电机(2)过载。多极对永磁发电机(2)发出的电压、频率都是变化的，通过电缆线连接至高PF值AC-DC变换器(7)，该变换器(7)能适应很宽的输入电压范围和频率变化，在180°范围内以近正弦波方式吸取风力发电机的输出电流并变换成略高于电网电压峰值的直流电压，且稳定在所需范围内，该直流电压经逆变馈电变流器(8)逆变成与电网同频率同相位的交流电并馈入电网。馈入电网的电流按正弦律变化且与电网电压同相，即具有很低的电流谐波；变流器(8)内部还具有滤波器，其电磁干扰(EMI)能确保电磁兼容性和满足并网要求。

Claims (2)

1.一种分散式风力发电与并网装置，包括风叶(1)、多极对永磁发电机(2)、尾翼(3)、风向导向舵(4)、可转动电机座(5)、塔架(6)、高PF值AC-DC变换器(7)、逆变馈网变流器(8)、风向调节装置(9)等，其特征是风叶(1)直接装在多极对永磁发电机(2)的轴上，多极对永磁发电机(2)固定在可转动电机座(5)上，在可转动电机座的后侧装有尾翼(3)，尾翼(3)上装有风向导向舵(4)，风向导向舵(4)由风向调节装置(9)控制调节，从多极对永磁发电机(2)上引出的三相电缆线穿过可转动电机座(5)、塔架(6)等连接到高PF值AC-DC变换器(7)，变换后的直流电连接至逆变馈网变流器(8)，并逆变成与市电同频且同相的正弦波电流直接馈送至电网或AC220V用电器上。
2.根据权利要求1所述的分散式风力发电与并网装置，其特征还在于其中的风向导向舵(4)的调节装置，包括固定导向舵的可转动轴(19)、下挡圈(20)、扳杆(12)、钢丝绳(13)、滑轮(14)、弹簧固定柱(15)、弹簧(16)、定位挡杆(17)、弹簧拉杆(18)等，风向导向舵(4)安装在尾翼(3)上并与可转动轴(19)和下挡圈(20)固定为一体，可沿轴(19)的轴心线摆动，因弹簧(16)的拉紧力、弹簧拉杆(18)紧贴在定位挡杆(17)上和将风向导向舵(4)刚好定位在与风叶(1)轴心线的平行位置上，钢丝绳(13)的一端固定在与下挡圈(20)连成一体的扳杆(12)上，另一端沿滑轮(14)连接到风向调节装置(9)，当钢丝绳的拉力大子弹簧(16)拉力时，风向导向舵(4)发生偏转。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103266992A (zh) * 2013-04-24 2013-08-28 章红涛 中小型并网变桨风力发电机系统
CN108167121A (zh) * 2017-12-12 2018-06-15 天津送变电工程有限公司 垂直轴风力发电机的风量调节方法
CN108443070A (zh) * 2018-02-12 2018-08-24 方晓妹 一种用于输电电网的具有自动保护功能的风力发电机

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