CN203098145U - 风力发电机组 - Google Patents

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李红垒
高山岳
肖涵予
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Abstract

本实用新型提供一种风力发电机组，包括塔架，设置在所述塔架顶端的机舱，所述塔架和机舱之间直接设置有偏航系统，所述偏航系统包括与所述机舱固定连接的偏航轴承，以及用于驱动所述偏航轴承转动的第一驱动电机，还包括：至少一个第一制动器，用于与所述偏航轴承外侧的齿轮配合对所述偏航轴承制动；与每一个所述第一制动器对应设置的第一能量回收装置，用于对所述第一制动器在制动过程中获得的动能进行能量回收。上述技术方案能够在偏航过程中，对制动时进行能量回收，避免能量浪费。

Description

风力发电机组
技术领域
本实用新型涉及风力发电机组的能量回收技术，尤其涉及一种风力发电机组，属于风电技术领域。
背景技术
风力发电机组通常包括塔架，以及安装在塔架顶端的机舱，塔架和机舱之间会设置有偏航轴承。机舱内设置有传动轴承和发电机，在机舱的前端设置轮毂，该轮毂用于连接叶片和传动轴承，具体的在叶片和和轮毂之间会设置变桨轴承。
在风力发电机组的运行过程中，由于风向的不断变化，需要调整偏航轴承以调节机舱方向追踪风向。
具体的，在上述调整过程中，都需要驱动电机驱动机舱，并产生转动惯量，后续在减速制动时，都是给机舱施加一个阻力负荷，以尽快消耗机舱的转动惯量，在该过程中摩擦并生成热能，由于偏航过程中的制动频繁，在该过程中会产生大量的能量被摩擦生热浪费掉。
实用新型内容
本实用新型提供一种风力发电机组，用于在偏航过程中，对制动时进行能量回收，避免能量浪费。
本实用新型提供一种风力发电机组，包括塔架，设置在所述塔架顶端的机舱，所述塔架和机舱之间直接设置有偏航系统，所述偏航系统包括与所述机舱固定连接的偏航轴承，以及用于驱动所述偏航轴承转动的第一驱动电机，还包括：
至少一个第一制动器，用于与所述偏航轴承外侧的齿轮配合对所述偏航轴承制动；
每一个所述第一制动器上安装有第一能量回收装置，用于对所述第一制动器在制动过程中获得的动能进行能量回收。
上述第一制动器为一磁性转子，所述第一能量回收装置为定子线圈，每一个所述第一制动器和对应设置的第一能量回收装置构成一个发电机结构。
该风力发电机组还可以包括：第一蓄电池，与所述第一能量回收装置连接，用于存储第一能量回收装置回收的电能。
上述第一制动器的数目为5个。
上述机舱前端设置有轮毂，风力发电机组的叶片通过变桨轴承连接到所述轮毂上；所述风机发电机组还包括：
第二驱动电机，用于驱动所述变桨轴承转动；
至少一个第二制动器，用于与所述变桨轴承外侧的齿轮配合对所述变桨轴承制动；
每一个所述第二制动器上安装有第二能量回收装置，用于对所述第二制动器在制动过程中获得的动能进行能量回收。
上述第二制动器为一磁性转子，所述第二能量回收装置为定子线圈，每一个所述第二制动器和对应设置的第二能量回收装置构成一个发电机结构。
上述第二制动器的数目为5个。
上述风力发电机组还包括：第二蓄电池，与所述第二能量回收装置连接，用于对所述第二能量回收装置回收的电能。
上述风力发电机组还包括：照明设备，所述照明设备与所述第一蓄电池连接，和/或，所述照明设备与所述第二蓄电池连接。
本实用新型提供的风力发电机组，其中包括至少一个第一制动器，该第一制动器能够使的偏航轴承制动，并且还为每一个第一制动器对应设置了第一能量回收装置，其用于对所述第一制动器在制动过程中获得的动能进行能量回收。具体的，在风力发电机组由于风向变化发送偏航时，电机驱动偏航轴承转动，而在后期需要对偏航轴承制动，本实用新型实施例中是通过上述的第一制动器进行制动，同时由于第一制动器与偏航轴承之间存在一定的摩擦系数，除摩擦生热外，还有一部分机舱连同偏航轴承的转动能量转换为第一制动器的动能，本实施例提供的第一能量回收装置能够对上述第一制动器在制动过程中获得的动能进行能量回收。
附图说明
图1为本实用新型实施例中偏航系统和制动系统的示意图；
图2为本实用新型实施例中偏航轴承和第一制动器的结构示意图。
具体实施方式
针对现有技术中在进行偏航调整时，会产生大量的能量被摩擦生热消耗掉，本实用新型提供了一种技术方案，该风力发电机组包括塔架，设置在所述塔架顶端的机舱，所述塔架和机舱之间直接设置有偏航系统，所述偏航系统包括与所述机舱固定连接的偏航轴承，以及用于驱动所述偏航轴承转动的第一驱动电机，进一步，如图1所示，本实用新型实施例中还包括至少一个第一制动器1，该第一制动器1用于与所述偏航轴承2外侧的齿轮配合对所述偏航轴承2制动；并且每一个所述第一制动器1上安装有第一能量回收装置3，用于对所述第一制动器1在制动过程中获得的动能进行能量回收。其中偏航轴承2和第一制动器1的结构示意图，可以如图2所示。
本实用新型上述实施例提供的风力发电机组，其中包括至少一个第一制动器，该第一制动器能够使的偏航轴承制动，并且还为每一个第一制动器对应设置了第一能量回收装置，其用于对所述第一制动器在制动过程中获得的动能进行能量回收。具体的，在风力发电机组由于风向变化发送偏航时，电机驱动偏航轴承转动，而在后期需要对偏航轴承制动，本实用新型实施例中是通过上述的第一制动器进行制动，同时由于第一制动器与偏航轴承之间存在一定的摩擦系数，除摩擦生热外，还有一部分机舱连同偏航轴承的转动能量转换为第一制动器的动能，本实施例提供的第一能量回收装置能够对上述第一制动器在制动过程中获得的动能进行能量回收。
具体的，根据发电机的原理，上述的第一制动器可以为一磁性转子，而上述的第一能量回收装置为定子线圈，每一个所述第一制动器和对应设置的第一能量回收装置构成一个发电机结构。此时由于制动过程中，偏航轴承带动第一制动器由静止变为转动，相当于磁性转子产生变换的磁场，从而使得定子线圈在变换的磁场中，由于磁通变化产生电流。将第一制动器的动能转换为电能。具体的，可以设置一个第一蓄电池，该第一蓄电池与第一能量回收装置连接，用于存储第一能量回收装置获取的电能。
上述由第一能量回收装置回收的电能，可以用作机舱照明，塔筒内部照明，或者在高温情况下给机舱冷却降温，在机舱温度过低的情况下给控制柜加热。
本实用新型上述实施例中，其中的第一制动器的数目可以为6~8个。
另外，通过上述技术方案，由第一蓄电池回收的电能大小可以有如下的公式确定：E=K1K2K3(Δw-Ffs)，其中，Δw为机舱连同偏航轴承的动能衰减量，Ff为制动过程中各制动器与偏航轴承之间的滚动摩擦力，s为制动距离，Δw-Ffs为除滚动摩擦产生的热能外的能量损失量，K1为制动器的传动效率，K2为第一能量回收装置的能量回收效率，若该第一能量回收装置与第一制动器组成发电机结构时，其可以看作是发电机的发电效率，而K3为蓄电池的充电效率。
本实用新型提供的技术方案，首先是是驱动电机驱动偏航轴承带动机舱转动，产生转动能量，然后需要减速和制动时，由第一制动器对偏航轴承制动，在制动过程中摩擦产生热能，并由第一能量回收装置配合第一制动器进行能量回收，得以重新利用。在对第一制动器和第一能量回收装置对应设置，其中第一能量回收装置并不影响第一制动器的正常刹车功能，能够达到制动和能量回收的双重效果。另外，上述包括第一制动器的偏航制动系统和包括第一能量回收装置的能量回收系统可以由同一个控制装置控制，在启动偏航制动系统的同时开启能量回收系统，或者是在启动偏航制动系统后的预设时间段后启动能量回收系统，能够保障能量回收和制动的安全进行。
另外，本实用新型实施例中，所述机舱前端设置有轮毂，风力发电机组的叶片通过变桨轴承连接到所述轮毂上；所述风机发电机组还包括：第二驱动电机，用于驱动所述变桨轴承转动；至少一个第二制动器，用于与所述变桨轴承外侧的齿轮配合对所述变桨轴承制动；每一个所述第二制动器上安装有第二能量回收装置，用于对所述第二制动器在制动过程中获得的动能进行能量回收。
具体的，是由于变桨轴承也需要通过叶片变桨来调整叶片与风的角度，以适应不同大小的风。在启动变桨后的制动过程中，同样也会存在热量消耗的问题。因此，在本实用新型的实施例中，通过上述技术方案，可以对所述第二制动器在制动过程中获得的动能进行能量回收。并且进一步的，上述第二制动器为一磁性转子，所述第二能量回收装置为定子线圈，每一个所述第二制动器和对应设置的第二能量回收装置构成一个发电机结构。第二制动器的数目为5个。
另外，还可以进一步的设置第二蓄电池，其与第二能量回收装置连接，用于对所述第二能量回收装置回收的电能。该第二蓄电池可以与第一蓄电池分开设置，或组成一个蓄电池组，其中回收的电能也可以进行上述利用。
另对于第二能量回收装置和第二制动器的详细技术方案可以参见上述在偏航轴承上设置第一能量回收装置和第一制动器的实施例，区别仅在于安装位置不同。
本实用新型提供的上述技术方案，能够不需要改变原来的制动系统，而仅需要在原来制动系统的基础上进一步安装第一能量回收装置和第二能量回收装置即可。
本实用新型提供的制动器，与传统制动器不同，传统制动器一般由电磁机构和执行机构组成。制动器制动时将轴承动能经过摩擦变为热能散掉。本实用新型提供的制动器不是传统意义上的制动器，它在制动时不是将动能转变为热能，而是将这部分动能传递给小型发电机转子，转子转动切割定子磁场，在定子中感应出电能，这部分电能可作为机舱照使用，起到节能效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种风力发电机组，包括塔架，设置在所述塔架顶端的机舱，所述塔架和机舱之间直接设置有偏航系统，所述偏航系统包括与所述机舱固定连接的偏航轴承，以及用于驱动所述偏航轴承转动的第一驱动电机，其特征在于，还包括：
至少一个第一制动器，用于与所述偏航轴承外侧的齿轮配合对所述偏航轴承制动；
每一个所述第一制动器上安装有第一能量回收装置，用于对所述第一制动器在制动过程中获得的动能进行能量回收。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述第一制动器为一磁性转子，所述第一能量回收装置为定子线圈，每一个所述第一制动器和对应设置的第一能量回收装置构成一个发电机结构。
3.根据权利要求2所述的风力发电机组，其特征在于，还包括：第一蓄电池，与所述第一能量回收装置连接，用于存储第一能量回收装置回收的电能。
4.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述第一制动器的数目为5个。
5.根据权利要求1-4中任一所述的风力发电机组，其特征在于，所述机舱前端设置有轮毂，风力发电机组的叶片通过变桨轴承连接到所述轮毂上；所述风机发电机组还包括：
第二驱动电机，用于驱动所述变桨轴承转动；
至少一个第二制动器，用于与所述变桨轴承外侧的齿轮配合对所述变桨轴承制动；
每一个所述第二制动器上安装有第二能量回收装置，用于对所述第二制动器在制动过程中获得的动能进行能量回收。
6.根据权利要求5所述的风力发电机组，其特征在于，所述第二制动器为一磁性转子，所述第二能量回收装置为定子线圈，每一个所述第二制动器和对应设置的第二能量回收装置构成一个发电机结构。
7.根据权利要求6所述的风力发电机组，其特征在于，所述第二制动器的数目为5个。
8.根据权利要求5所述的风力发电机组，其特征在于，还包括：第二蓄电池，与所述第二能量回收装置连接，用于对所述第二能量回收装置回收的电能。
9.根据权利要求3或8所述的风力发电机组，其特征在于，还包括照明设备，所述照明设备与所述第一蓄电池连接，和/或，所述照明设备与所述第二蓄电池连接。
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