CN203230535U - 高效风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种高效风力发电机，其主要技术特征在于：包括塔筒、机舱和偏航装置，所述机舱上设有风轮、传动系统、增速齿轮箱和发电机，所述偏航装置包括风向传感器、控制器和偏航电机；其中，所述机舱和偏航装置均安装在塔筒顶部，所述风轮连接传动系统，所述传动系统连接增速齿轮箱，所述发电机连接增速齿轮箱，所述风向传感器连接控制器，所述控制器连接偏航电机。本实用新型设计合理，利用风向传感器使整个风力发电机可以准确测量风的方向，并利用控制器智能控制偏航电机作用于风轮进行主动迎风，此风力发电机能利用任意风向的风源进行高效输出发电，同时延长了偏航装置的寿命、提高了发电量。

Description

高效风力发电机
技术领域
本实用新型属于绿色能源、风力发电机领域，尤其是一种高效风力发电机。
背景技术
风能，是人类最早使用的能源之一；风电也一直是世界增长最快的新能源。近年来风力发电机获得长足发展，据国家有关部门预测：2020年全球风力发电装机将达到12.31亿千瓦，占全球发电总量12％。我国每年装机容量年超过30％。近几年风力发电机的单机容量已从10KW级发展到MW级。在10KW以上的风力发电机中，大多数采用水平轴风轮，在发电时风轮平面需与风向垂直以获取较大的风能，因此随着风向的变化需要调整风轮平面使之迎风。调整风轮平面进行迎风有两种方式：一种是在风力的作用下风轮自行调至迎风位置，这种方式被称之为被动迎风；一种是由调向电机将风轮调制迎风位置，这种方式被称之为主动迎风。被动迎风不需要测量风向，不需要对迎风进行控制，结构较简单，但因风向存在离散性，被动迎风时风轮平面频繁摆动，影响偏航装置的寿命。主动迎风首先测量风向，再控制偏航电机进行主动迎风，减少了风轮的摆动次数，延长了风轮的使用寿命，同时也降低了风力发电机的成本。虽然国内市场有主动迎风式的风力发电机，但发电效率不高，不能满足商业市场对风轮智能化控制的要求。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能自主判断风向，减少风轮摆动次数，且高效将风能转换为电能的高效风力发电机。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种高效风力发电机，其主要技术特征在于：包括塔筒、机舱和偏航装置，所述机舱上设有风轮、传动系统、增速齿轮箱和发电机，所述偏航装置包括风向传感器、控制器和偏航电机；其中，所述机舱和偏航装置均安装在塔筒顶部，所述风轮连接传动系统，所述传动系统连接增速齿轮箱，所述发电机连接增速齿轮箱，所述风向传感器连接控制器，所述控制器连接偏航电机。
而且，所述的传动系统包括低速轴和高速轴。
而且，所述的风轮采用上风式，且为3片风叶。
而且，所述的风向传感器包括风向标、传感器基座和角度-电信号转换器。
而且，所述的角度-电信号转换器采用非接触式转换器。
本实用新型的优点和积极效果是：
1、本实用新型传动系统能量损失小、维护费用低、可靠性好。
2、本实用新型设计合理，利用风向传感器使整个风力发电机可以准确测量风的方向，并利用控制器智能控制偏航电机作用于风轮进行主动迎风，此风力发电机能利用任意风向的风源进行高效输出发电，同时延长了偏航装置的寿命、提高了发电量。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：
一种高效风力发电机，如图1所示：包括塔筒1、机舱2和偏航装置，所述机舱2上设有风轮21、传动系统、增速齿轮箱和发电机22，所述偏航装置包括风向传感器4、控制器5和偏航电机3；其中，所述机舱2和偏航装置均安装在塔筒1顶部，所述风轮21连接传动系统，所述传动系统连接增速齿轮箱，所述发电机22连接增速齿轮箱，所述风向传感器4连接控制器5，所述控制器5连接偏航电机3。所述的传动系统包括低速轴和高速轴；所述的风轮21采用上风式，且为3片风叶；所述的风向传感器4包括风向标、传感器基座和角度-电信号转换器；所述的角度-电信号转换器采用非接触式转换器。
结合图1，阐述本实用新型的工作原理：
风力发电机的工作原理是通过风轮将风能转变为机械转矩，通过传动系统，经过增速齿轮箱增速到发电机的转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网。
风向标处在风轮旋转轴上，可随风自由转动，其方向与风向一致；传感器基座安装在短仓尾部，其基准方向与风轮平面法线方向一致。因此，风向标方向与传感器基座基准方向的夹角即为风向与风轮平面法线方向的夹角。风向标和传感器基座作为感应元件将风向的角度变化用角度-电信号转换器转换为电信号，传递到控制器，经过比较后控制器给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，为了减少偏航时的力矩，电机转速将通过同轴连接的减速器减速后，将偏航力矩作用在偏航轴承上，带动风轮偏航对风，当对风完成后，风向标和传感器基座失去电信号，偏航电机停止工作，偏航过程结束。传动系统包括低速轴和高速轴；齿轮箱连接低速轴和高速轴可以将很低的风轮转速变为很高的发电机转速，同时也使发电机易于控制，当风速矢量的方向变化时，精密的风向传感器将检测信号传输给控制器，经过分析后驱动偏航电机和齿轮箱使风力发电机尽可能的减小风能损失，快速平稳的对准风向，以便使风轮获得最大的风能。在风力发电机的机舱内还包括机舱加热器和冷却泵，对机舱进行温度的控制，保证整个发电机的安全运行。
需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (5)

1.一种高效风力发电机，其主要技术特征在于：包括塔筒、机舱和偏航装置，所述机舱上设有风轮、传动系统、增速齿轮箱和发电机，所述偏航装置包括风向传感器、控制器和偏航电机；其中，所述机舱和偏航装置均安装在塔筒顶部，所述风轮连接传动系统，所述传动系统连接增速齿轮箱，所述发电机连接增速齿轮箱，所述风向传感器连接控制器，所述控制器连接偏航电机。
2.根据权利要求1所述的高效风力发电机，其特征在于：所述的传动系统包括低速轴和高速轴。
3.根据权利要求1所述的高效风力发电机，其特征在于：所述的风轮采用上风式，且为3片风叶。
4.根据权利要求1所述的高效风力发电机，其特征在于：所述的风向传感器包括风向标、传感器基座和角度-电信号转换器。
5.根据权利要求1或4所述的高效风力发电机，其特征在于：所述的角度-电信号转换器采用非接触式转换器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108150359A (zh) * 2018-02-12 2018-06-12 三峡大学 风力发电机稳定装置及控制方法
CN109026533A (zh) * 2018-07-06 2018-12-18 黎庆佳 一种能够充分利用风能的风力风能发电装置
CN109630349A (zh) * 2017-10-09 2019-04-16 蔡细华 风叶可以开合的风力发电机组

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Patentee before: Zhou Haibo

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