CN202811204U - 一种串联式风力发电设备 - Google Patents

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张健
李松强
张沛
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Abstract

本实用新型公开了一种串联式风力发电设备，包括：风机叶轮；连接风机叶轮的增速齿轮箱；连接所述增速齿轮箱的传动输出部的直流发电机；其主动部连接所述直流发电机的传动输出部的电磁离合器；连接所述电磁离合器的从动部的交流发电机。本实用新型具有结构简单、成本低、运行可靠并可以在低风和高风区域高效发电。

Description

一种串联式风力发电设备
技术领域
本实用新型涉及一种风力发电装置，特别涉及一种能够在低风速和高风速区域同样具有较高效率的串联式风力发电设备。
背景技术
随着电力电子技术和电机控制技术的发展和成熟，采用各种变频电机作为核心部件的风力发电设备日益增多。同时，因为变频电机和变频器的固有特性和技术复杂度，这些采用变频技术的风力发电设备均不同程度地具有成本高昂、控制复杂、部件寿命较低等缺陷。此外，目前尚无有效利用低风速发电的廉价技术。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种可以有效利用低风速发电的串联式风力发电设备。
本实用新型解决上述技术问题的一种串联式风力发电设备包括：
风机叶轮；
连接风机叶轮的增速齿轮箱；
连接所述增速齿轮箱的传动输出部的直流发电机；
电磁离合器和交流发电机；
其中所述直流发电机通过电磁离合器连接所述交流发电机。
优选地，所述电磁离合器的主动部连接所述直流发电机的传动输出部，所述电磁离合器的从动部连接所述交流发电机。
本实用新型的串联式风力发电设备还包括连接所述直流发电机的发电输出端的逆变器，以及连接所述逆变器的并网变压器。
优选地，所述交流发电机的发电输出端连接并网变压器。
优选地，所述增速齿轮箱利用弹性联轴器连接直流发电机的转轴。
优选地，所述交流电机是鼠笼式异步机、绕线式异步发电机、电励磁同步机或永磁同步机之一。
相对于现有技术，本实用新型具有如下技术效果：
1、在低风速和高风速区域同样具有较高发电效率；
2、由于所采用的直流发电机和交流发电机技术成熟，因此工作可靠性高，适用性广，其成本较低。
下面结合附图对本实用新型的结构和原理进行详细说明。
附图说明
图1是本实用新型的串联式风力发电设备的示意图。
其中，1为风机叶轮，2为增速齿轮箱，3为直流发电机，4为电磁离合器，5为交流发电机，6为逆变装置，7为并网变压器。
具体实施方式
图1显示了本实用新型的串联式风力发电设备的结构，包括：风机叶轮1；连接风机叶轮1的增速齿轮箱2；直流发电机3，其转轴连接增速齿轮箱2的传动输出部；电磁离合器4，其主动部连接所述直流发电机3的传动输出部；交流发电机5。其转轴连接电磁离合器4的从动部。
上述增速齿轮箱2利用弹性联轴器(未显示)连接直流发电机3的转轴。
上述交流电机5可以是鼠笼式异步机、绕线式异步发电机、电励磁同步机或永磁同步机之一。
此外，如图1所示，本实用新型的串联式风力发电装置还包括连接直流发电机3的发电输出端的逆变器6；以及连接逆变器6输出端的并网变压器7。
此外，交流发电机5的发电输出端也连接并网变压器7。
电磁离合器4的主动部可以是主轴，其从动部可以是从动齿轮。
本实用新型考虑到各种电机的不同特性，提出了一种对两台或更多台发电机进行机械串联的发电设备，其中至少有一台发电机为适合低风速发电的直流发电机，其余为通过并网变压器直接并入电网的交流发电机。
风机叶轮1通过增速齿轮箱2增加转速，增速齿轮箱2通过传统的弹性联轴器连接直流发电机3，向直流发电机3提供较高转矩以便直流发电机发电。直流发电机3通过可控转速的电磁离合器4机械连接交流发电机5，向交流发电机5提供转矩以便其发电。
直流发电机发出的直流电通过逆变装置转换为并入电网所要求的交流电。交流发电机发出三相交流电，通过并网变压器直接并网。
在本实用新型中，直流发电机在低风速、高风速时都工作，交流发电机仅在高风速时工作。因此，两种发电机的容量比例可以根据风场风速情况确定。
风场风速较低时，使电磁离合器脱开，只有直流发电机接受增速齿轮箱传入的转矩。由于直流电机中，电枢绕组感应电动势与转速、气隙磁通的乘积成正比，因此，通过励磁调节来保证电枢绕组电动势不会超过逆变装置的最高允许值。
风速较高时，通过电磁离合器向交流发电机传递部分牵引转矩，使交流发电机逐步提速，最终并网。并网后，通过交流发电机自身特性或其励磁控制，以及电磁离合器来适应风速的变化，维持直流发电机和交流发电机转速基本不变。
尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但是本实用新型不限于此，本技术领域技术人员可以根据本实用新型的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的修改，都应当理解为落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种串联式风力发电设备，其特征在于，包括： 
风机叶轮； 
连接风机叶轮的增速齿轮箱； 
连接所述增速齿轮箱的传动输出部的直流发电机； 
电磁离合器和交流发电机； 
其中所述直流发电机通过电磁离合器连接所述交流发电机。 
2.根据权利要求1所述的串联式风力发电设备，其特征在于，所述电磁离合器的主动部连接所述直流发电机的传动输出部，所述电磁离合器的从动部连接所述交流发电机。 
3.根据权利要求1或2所述的串联式风力发电设备，其特征在于，还包括连接所述直流发电机的发电输出端的逆变器。 
4.根据权利要求3所述的串联式风力发电设备，其特征在于，还包括连接所述逆变器的并网变压器。 
5.根据权利要求4所述的串联式风力发电设备，其特征在于，所述交流发电机的发电输出端连接并网变压器。 
6.根据权利要求1或2所述的串联式风力发电设备，其特征在于，增速齿轮箱利用弹性联轴器连接直流发电机的转轴。 
7.根据权利要求1或2所述的串联式风力发电设备，其特征在于，所述交流发电机是鼠笼式异步机、绕线式异步发电机、电励磁同步机或永磁同步机之一。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103953688A (zh) * 2014-04-25 2014-07-30 中国重型机械研究院股份公司 一种采用双速比传动的小功率风力发电增速箱及其方法
CN105048496A (zh) * 2015-07-10 2015-11-11 三一重型能源装备有限公司 一种双电机风力发电机组的并网控制方法

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