CN210049987U - 一种风力发电机组主动功率控制调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风力发电机组主动功率控制调节装置，包括风力发电机本体、中空主轴，中空主轴前端固定安装有大轮毂，大轮毂周向安装有多个叶片支架，叶片支架和大轮毂之间铰接连接从而可实现叶片支架的折叠，叶片支架上固定安装有叶片；推拉杆穿过中空主轴，推拉杆后端设置有轴承支撑组件，轴承支撑组件连接有电动推拉机构，推拉杆前端固定安装有小轮毂，小轮毂周向设有若干与叶片相对应的撑杆，撑杆一端与小轮毂铰接连接，撑杆另一端与对应的叶片支架之间铰接连接。本装置能够使叶片做伞形收放动作，在风速大于额定风速的工况下，可以通过收缩风力机叶轮减小叶片扫掠面积，达到降低噪声、防止功率超发、实现保护刹车等重要功能。

Description

一种风力发电机组主动功率控制调节装置

技术领域

本实用新型主要涉及风力发电机相关技术领域，具体是一种风力发电机组主动功率控制调节装置。

背景技术

中小型风力机功率控制的机械结构，按其工作原理归纳起来主要有三大类:减少风轮扫掠面积、改变桨叶节距角、利用叶片空气动力学特性达到失速从而控制输出功率。

(1)减少风轮扫掠面积，扫掠面积指的是风轮垂直于来流风速时的叶片扫风面积。在相同风速下，减少风轮扫掠面积可以使风力机吸收风能的能力降低，从而降低转速。以下方法均可实现达到减小风轮扫掠面积的目的：

第一种是风轮上仰，即利用风轮的轴线与机舱轴线的偏心距，使机舱产生一个使其绕转轴向右上方转动的力矩，风速大于额定风速后，风轮对机舱回转轴所形成的轴向力拒大于尾舵扭簧和和机舱回转轴承的摩擦力矩，机舱便开始向一侧转动，风轮偏离于来流风速方向，从而达到减少风轮扫掠面积的目的。

第二种方式是变偏心距式，这种风力机的机械机构特点为：它的发电机和驱动器机壳之间设有侧偏机构，其中第一偏心件与驱动器机壳固定连接，第二偏心件和发电机固定连接，第一偏心件与第二偏心件之间通过形状相匹配的两条横向导轨滑动连接，驱动器机壳内部的驱动电机通过传动机构与第二偏心件连接，用于带动第二偏心件沿两导轨方向往复移动，当第一偏心件与第二偏心件产生偏心运动时，即偏心距大于零，空气对风轮产生的气动力使风轮绕回转中心向侧面偏转，减少了迎风面积，降低风力机转速，从而实现风力机功率控制的目的。

第三种方式是折叠叶片式，与偏转风轮而减少迎风面积的方法不同，折叠叶片式风力机是将超轻的变形风轮做分段处理，在风速大于风力机额定风速时，叶片能够顺风弯曲，从而减少迎风面积，达到保护风机的作用。

(2)改变桨叶节距角。变桨距就是当叶片绕安装轴旋转时，改变叶片的桨距角，从而改变风力机的气动特性，当风速变化时，变桨系统改变风机桨叶节距角，从而控制发电功率，在大型风力机上需要专门的主动变桨距控制系统来调节其桨叶节距角。

(3)利用叶片的空气动力学特性。这种方法主要是在大风速情况下，通过增加空气在风轮圆周切线风向对叶片的阻力，来抵消叶片升力的增加，从而保证风轮转速的稳定，实现方式主要是采用阻尼板和阻尼翼，利用阻尼板增大叶片与气流的阻力从而限制转速又可以称为失速控制。

上述功率控制结构，虽然能够一定程度上进行风力发电机的功率调节，但是针对于中小型水平轴风力发电机组，都难以在高风速区对中小型风力发电机组实时有效且迅捷的主动功率控制以达到稳定输出功率和保护风力发电机的目的。

实用新型内容

为解决目前技术的不足，本实用新型结合现有技术，从实际应用出发，提供一种风力发电机组主动功率控制调节装置，本装置能够使叶片做伞形收放动作，在风速大于额定风速的工况下，可以通过收缩风力机叶轮减小叶片扫掠面积，达到降低噪声、防止功率超发、实现保护刹车等重要功能。

本实用新型的技术方案如下：

一种风力发电机组主动功率控制调节装置，包括

风力发电机本体，所述风力发电机本体具有中空主轴，所述中空主轴前端固定安装有大轮毂，所述大轮毂周向安装有多个叶片支架，叶片支架和大轮毂之间铰接连接从而可实现叶片支架的折叠，叶片支架上固定安装有叶片；

推拉杆，所述推拉杆穿过所述中空主轴，推拉杆与中空主轴之间滑动配合，所述推拉杆后端设置有用于实现推拉杆转动时支撑的轴承支撑组件，轴承支撑组件连接有电动推拉机构，所述推拉杆前端固定安装有小轮毂，所述小轮毂周向设有若干与叶片相对应的撑杆，所述撑杆一端与小轮毂铰接连接，撑杆另一端与对应的叶片支架之间铰接连接，所述推拉杆推拉动作时，能够使所述叶片支架带动叶片实现伞形收拢或展开。

进一步的，所述轴承支撑组件包括轴承支座，所述轴承支座内设有用于支撑推拉杆的滚珠轴承，所述轴承支座一侧连接推拉盘，所述推拉盘与电动推拉机构连接。

进一步的，所述电动推拉机构包括伺服电机、与伺服电机连接的蜗轮蜗杆减速箱、与减速箱连接的电动推杆，电动推杆通过轴承连接法兰与推拉盘连接。

进一步的，所述大轮毂和中空主轴之间通过键连接，在所述大轮毂一侧设有旋紧在中空主轴上用于大轮毂轴向限位的锁紧螺母。

进一步的，所述中空主轴和推拉杆之间设有滑动轴承。

进一步的，所述叶片支架与大轮毂之间铰接连接，叶片支架一侧固定有叶片夹板，叶片固定夹持在叶片支架和叶片夹板之间。

本实用新型的有益效果：

本实用新型中所公开的功率调节装置结构中，能够使叶片实现伞形收放，因此将其应用于中小型水平轴风力发电机功率调节技术中，能够根据监控系统监测的发电机功率值信号控制调整叶片收缩脚及调整幅度，从而改变叶轮的扫掠面积，进而控制功率输出；本实用新型整体结构简单，加工制作、拆装方便，能够控制叶片进行灵活的收放，通过电动推杆实现的自动控制，对多变性天气适应能力强，能够达到对风力发电机组实施有效且迅捷的主动功率控制。

附图说明

附图1为本实用新型总体结构示意图；

附图2为本图1中I部结构放大图；

附图3为本实用新型收缩角为R时叶片收合位置图。

附图中所示标号：

1、伺服电机；2、蜗轮蜗杆减速箱；3、电动推杆；4、中空主轴；5、风力发电机本体；6、大轮毂；7、叶片支架；8、叶片；9、撑杆；10、小轮毂；11、推拉杆；12、锁紧螺母；13、轴承；14、轴承座；15、推拉盘；16、轴承连接法兰。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1所示，本实用新型的目的是为中小型风力发电机提供一种高效且迅捷的主动功率控制调节装置，该装置能够实时控制风轮扫掠面积以达到稳定输出功率的目的。

本实用新型中的调节装置，其组成主要包括：风力发电机本体5、推拉杆11、伺服推拉机构。其中，所述风力发电机本体5具有中空主轴4，该中空主轴4前端固定安装有大轮毂6，具体的是该大轮毂6与中空主轴4外圈通过键连接，并在一侧旋紧有锁紧螺母12用于大轮毂6轴向的限位。在大轮毂6周向安装有多叶片支架7，叶片支架7和大轮毂6之间铰接连接从而可实现叶片支架7的折叠，叶片支架7上固定安装有叶片8；具体的是大轮毂6一侧有带螺栓孔的凹槽，另一侧与大轮毂6铰接连接，叶片支架7一侧有叶片夹板，叶片夹板有与叶片支架7凹槽相匹配的螺栓孔，叶片8根部钻有与叶片夹板相匹配的螺栓孔，三者以叶片支架7、叶片8、叶片夹板的顺序通过螺栓连接，连接后的叶片8能够通过叶片支架7带动大轮毂6转动进而带动通过与大轮毂6键连接的中空主轴4转动。通过叶片支架7与大轮毂6之间的铰接连接结构能够实现叶片8的折叠收拢。

本实用新型中的推拉杆11穿过所述中空主轴4，推拉杆11与中空主轴4之间滑动配合，在两者之间设置滑动轴承，以保证推拉杆11的支撑和顺利滑动。在推拉杆11后端设置有轴承支撑组件，轴承支撑组件用于实现推拉杆11后端的支撑，且可通过设置的轴承保证推拉杆11的顺利转动，该轴承支撑组件连接有电动推拉机构，电动推拉机构能够通过电控的方式控制推拉杆11实现轴向方向的推拉运动。推拉杆11前端固定安装有小轮毂10，小轮毂10周向设有若干与叶片8相对应的撑杆9，撑杆9一端与小轮毂10铰接连接，撑杆9另一端与对应的叶片支架7之间铰接连接。该铰接连接结构能够实现如下功能：当叶片8转动时，能够带动推拉杆11一起实现转动；当推拉杆11在电动推垃机构驱动下向前轴向运动时，撑杆9带动叶片8折叠使多个叶片呈伞形收拢，以达到改变叶片8收缩角的目的，从而改变风轮的扫掠面积，控制输出功率，保护风力发电机组的安全运行；当推拉杆11向后轴向运动时，撑杆9带动叶片8呈伞形展开。图3所示，为叶片由初始位置变换到收缩角为R时叶片位置变化。

如图2所示，本实用新型中，所述轴承支撑组件包括轴承支座14，所述轴承支座14内设有用于支撑推拉杆11的滚珠轴承13，轴承支座14一侧连接推拉盘15，推拉盘15与电动推拉机构连接，其中电动推拉机构包括伺服电机1、与伺服电机1连接的蜗轮蜗杆减速箱2、与减速箱2连接的电动推杆3，电动推杆3通过轴承连接法兰16与推拉盘15连接。伺服电机1转动时，通过蜗轮蜗杆减速箱2带动电动推杆3伸缩运动从而实现推拉功能，轴承支撑组件结构设计，一方面能够满足推拉杆11后端的支撑，另一方面不会影响推拉杆11的正常转动。

Claims (6)

1.一种风力发电机组主动功率控制调节装置，其特征在于，包括

风力发电机本体，所述风力发电机本体具有中空主轴，所述中空主轴前端固定安装有大轮毂，所述大轮毂周向安装有多个叶片支架，叶片支架和大轮毂之间铰接连接从而可实现叶片支架的折叠，叶片支架上固定安装有叶片；

推拉杆，所述推拉杆穿过所述中空主轴，推拉杆与中空主轴之间滑动配合，所述推拉杆后端设置有用于实现推拉杆转动时支撑的轴承支撑组件，轴承支撑组件连接有电动推拉机构，所述推拉杆前端固定安装有小轮毂，所述小轮毂周向设有若干与叶片相对应的撑杆，所述撑杆一端与小轮毂铰接连接，撑杆另一端与对应的叶片支架之间铰接连接，所述推拉杆推拉动作时，能够使所述叶片支架带动叶片实现伞形收拢或展开。

2.如权利要求1所述的一种风力发电机组主动功率控制调节装置，其特征在于，所述轴承支撑组件包括轴承支座，所述轴承支座内设有用于支撑推拉杆的滚珠轴承，所述轴承支座一侧连接推拉盘，所述推拉盘与电动推拉机构连接。

3.如权利要求2所述的一种风力发电机组主动功率控制调节装置，其特征在于，所述电动推拉机构包括伺服电机、与伺服电机连接的蜗轮蜗杆减速箱、与减速箱连接的电动推杆，电动推杆通过轴承连接法兰与推拉盘连接。

4.如权利要求1所述的一种风力发电机组主动功率控制调节装置，其特征在于，所述大轮毂和中空主轴之间通过键连接，在所述大轮毂一侧设有旋紧在中空主轴上用于大轮毂轴向限位的锁紧螺母。

5.如权利要求1所述的一种风力发电机组主动功率控制调节装置，其特征在于，所述中空主轴和推拉杆之间设有滑动轴承。

6.如权利要求1所述的一种风力发电机组主动功率控制调节装置，其特征在于，所述叶片支架与大轮毂之间铰接连接，叶片支架一侧固定有叶片夹板，叶片固定夹持在叶片支架和叶片夹板之间。

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