專利名稱：并網(wǎng)型混合驅(qū)動式變槳變速恒頻風力發(fā)電機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及風力發(fā)電技術(shù)，具體說就是一種并網(wǎng)型混合驅(qū)動式變槳變速恒頻
風力發(fā)電機組。
(二)
背景技術(shù)：
風能是人類最早使用的能源之一，遠在公元前2000年，埃及、波斯等國已出現(xiàn)帆 船和風磨，中世紀荷蘭與美國已有用于排灌的水平軸風車。我國是世界上最早利用風能的 國家之一，早在距今1800年前，我國就有風力提水的記載。1890年丹麥的P 拉庫爾研制 成功了風力發(fā)電機，1908年丹麥已建成幾百個小型風力發(fā)電站。自二十世紀初至二十世 紀六十年代末，一些國家對風能資源的開發(fā)，尚處于小規(guī)模的利用階段。隨著大型水電、火 電機組的采用和電力系統(tǒng)的發(fā)展，1970年以前研制的中、大型風力發(fā)電機組因造價高和可 靠性差而逐漸被淘汰，到二十世紀六十年代末相繼都停止了運轉(zhuǎn)。這一階段的試驗研究表 明，這些中、大型機組一般在技術(shù)上還是可行的，它為二十世紀七十年代后期的大發(fā)展奠定 了基礎(chǔ)。1980年以來，國際上風力發(fā)電機技術(shù)日益走向商業(yè)化。主要機組容量有300kW、 600kW、750kW、850kW、l麗、2麗。1991年丹麥在Vindeby建成了世界上第一個海上風電場，由 ll臺丹麥Bo皿s 450kW單機組成，總裝機4.95麗。隨后荷蘭、瑞典、英國相繼建成了自己的 海上風電場。 目前，我國并網(wǎng)型風力發(fā)電機組主要有兩種機型一種是直驅(qū)型；另一種是雙饋 型.直驅(qū)型風機有著較好的可維護性，但是直驅(qū)型的電機級數(shù)多，質(zhì)量大，存在著整機機艙 過重，載荷條件差，安裝、運輸困難等一些不便因素。雙饋型同時又有齒輪箱故障率高，維護 成本大的不足。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種針對目前我國流行的直驅(qū)型和雙饋型兩種機型 開發(fā)的一種并網(wǎng)型混合驅(qū)動式變槳變速恒頻風力發(fā)電機組。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的它是由葉輪系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、偏航系
統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成的，葉輪系統(tǒng)直接與傳動系統(tǒng)的增速箱行星架法蘭
相連接，葉輪系統(tǒng)包括三片葉片、輪轂和變槳控制單元，傳動系統(tǒng)的發(fā)電機定子外殼和增速
箱內(nèi)齒圈外殼分別以前法蘭和后法蘭的方式固定在支撐系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)支架上，發(fā)電機為同步
永磁發(fā)電機，發(fā)電機為內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，內(nèi)轉(zhuǎn)子前軸與齒輪箱輸出軸用外花鍵聯(lián)接，后軸伸出端
安裝剎車盤，增速箱和發(fā)電機空心軸孔穿過滑環(huán)電纜，支撐系統(tǒng)中除回轉(zhuǎn)支架用于支撐傳
動系統(tǒng)外，還有底架用于支撐電氣系統(tǒng)的控制柜、電纜、溫控系統(tǒng)的溫控柜及管路。 本實用新型還有以下技術(shù)特征 (1)所述的支撐系統(tǒng)中的回轉(zhuǎn)支架其結(jié)構(gòu)前立面與豎直方向成4。夾角，有雙側(cè) 立面法蘭和底部法蘭，內(nèi)部法蘭安裝發(fā)電機，外部法蘭安裝增速箱，構(gòu)成傳動系統(tǒng)，使安裝 在增速箱行星架上的葉輪與傳動系統(tǒng)處于一條直線，且與水平方向成4。夾角，底部法蘭安裝在偏航軸承內(nèi)圈上。 (2)所述的葉輪系統(tǒng)直接與傳動系統(tǒng)中的增速箱行星架連接，增速箱輸出端太陽輪與發(fā)電機轉(zhuǎn)子用花鍵套連接，增速箱與發(fā)電機中心有一根空心軸連接，發(fā)電機空心軸輸出端連接導電滑環(huán)轉(zhuǎn)子，滑環(huán)定子通過滑環(huán)支架固定在發(fā)電機定子外殼上，滑環(huán)電纜穿過空心軸孔。 (3)所述的偏航系統(tǒng)包括偏航電動機、偏航減速機、偏航軸承、偏航閘和偏航制動盤，偏航軸承外圈與塔筒連接，內(nèi)圈與回轉(zhuǎn)支架連接，偏航減速機固定在回轉(zhuǎn)支架上，其輸出齒輪與軸承外圈外齒嚙合，偏航電動機連接偏航減速機齒輪，偏航閘固定在回轉(zhuǎn)支架上，偏航制動盤固定在軸承外圈和塔筒之間。
(4)所述的變槳控制單元包括變槳驅(qū)動裝置和變槳控制系統(tǒng)，變槳驅(qū)動裝置由變
槳電機及變槳減速機組成，其中變槳軸承外圈與輪轂固定連接，軸承內(nèi)圈與葉片連接，變槳
減速機與輪轂連接，其輸出齒輪與軸承內(nèi)圈內(nèi)齒嚙合，變槳控制系統(tǒng)位于輪轂內(nèi)部。
(5)所述的電氣系統(tǒng)由塔頂柜、塔底柜、系統(tǒng)控制單元和電纜組成，塔頂柜、塔底柜
分別與系統(tǒng)控制單元和電纜連接。 本實用新型采用一級行星齒輪箱和低速永磁發(fā)電機，最大限度的提高了系統(tǒng)可靠性和風能利用率。采用成熟的一級行星齒輪箱和低速永磁同步發(fā)電機，是半直驅(qū)技術(shù)的核心部分，它結(jié)合了直驅(qū)技術(shù)和雙饋技術(shù)的優(yōu)點，單級齒輪箱的較低增速比，避免了多級齒輪箱中高速級的諸多風險；低速永磁同步發(fā)電機體積較小、結(jié)構(gòu)簡單，確保了整個風機的可靠性。單級行星齒輪箱和低速永磁同步發(fā)電機組成的傳動鏈，中間環(huán)節(jié)小、機械傳動損失小；配合全功率變頻器，調(diào)速范圍很寬，可滿足風機各風速條件下輪轂最佳轉(zhuǎn)速的要求，可使葉片始終處于最佳葉尖速比的運行條件下。采用雙側(cè)IGBT全功率液冷四象限變頻器，轉(zhuǎn)換效率高，并網(wǎng)時功率輸出平滑；配合內(nèi)部的濾波器，諧波畸變?。徊⒛芨鶕?jù)用戶要求進行無功補償，可以滿足最新的電網(wǎng)低電壓穿越要求，適合各種電網(wǎng)規(guī)范。本實用新型并網(wǎng)型混合驅(qū)動式變槳變速恒頻風力發(fā)電機組，維護項目少、維護成本低、無需特殊吊裝設(shè)備、對維護人員沒有特殊要求，機組有充裕的空間滿足維護和人機工程學要求，所有部件具有最佳的可維護性。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)正視圖； 圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)俯視圖； 圖3為圖2中A-A視圖，即偏航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本實用新型的回轉(zhuǎn)支架正視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖舉例對本實用新型作進一步說明。 實施例1 :結(jié)合圖l-圖4，本實用新型并網(wǎng)型混合驅(qū)動式變槳變速恒頻風力發(fā)電機組，它是由葉輪系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成的，葉輪系統(tǒng)直接與傳動系統(tǒng)的增速箱行星架法蘭相連接，葉輪系統(tǒng)包括三片葉片、輪轂和變槳控制單元，傳動系統(tǒng)的發(fā)電機定子外殼和增速箱內(nèi)齒圈外殼分別以前法蘭和后法蘭的方式固定在支撐系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)支架上，發(fā)電機為同步永磁發(fā)電機，發(fā)電機為內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，內(nèi)轉(zhuǎn) 子前軸與齒輪箱輸出軸用外花鍵聯(lián)接，后軸伸出端安裝剎車盤，增速箱和發(fā)電機空心軸孔 穿過滑環(huán)電纜，支撐系統(tǒng)中除回轉(zhuǎn)支架用于支撐傳動系統(tǒng)外，還有底架用于支撐電氣系統(tǒng) 的控制柜、電纜、溫控系統(tǒng)的溫控柜及管路。 本實用新型還有以下技術(shù)特征 (1)所述的支撐系統(tǒng)中的回轉(zhuǎn)支架其結(jié)構(gòu)前立面與豎直方向成4。夾角，有雙側(cè) 立面法蘭和底部法蘭，內(nèi)部法蘭安裝發(fā)電機，外部法蘭安裝增速箱，構(gòu)成傳動系統(tǒng)，使安裝 在增速箱行星架上的葉輪與傳動系統(tǒng)處于一條直線，且與水平方向成4。夾角，底部法蘭安 裝在偏航軸承內(nèi)圈上。 (2)所述的葉輪系統(tǒng)直接與傳動系統(tǒng)中的增速箱行星架連接，增速箱輸出端太陽 輪與發(fā)電機轉(zhuǎn)子用花鍵套連接，增速箱與發(fā)電機中心有一根空心軸連接，發(fā)電機空心軸輸 出端連接導電滑環(huán)轉(zhuǎn)子，滑環(huán)定子通過滑環(huán)支架固定在發(fā)電機定子外殼上，滑環(huán)電纜穿過 空心軸孔。 (3)所述的偏航系統(tǒng)包括偏航電動機、偏航減速機、偏航軸承、偏航閘和偏航制動 盤，偏航軸承外圈與塔筒連接，內(nèi)圈與回轉(zhuǎn)支架連接，偏航減速機固定在回轉(zhuǎn)支架上，其輸 出齒輪與軸承外圈外齒嚙合，偏航電動機連接偏航減速機齒輪，偏航閘固定在回轉(zhuǎn)支架上， 偏航制動盤固定在軸承外圈和塔筒之間。
(4)所述的變槳控制單元包括變槳驅(qū)動裝置和變槳控制系統(tǒng)，變槳驅(qū)動裝置由變
槳電機及變槳減速機組成，其中變槳軸承外圈與輪轂固定連接，軸承內(nèi)圈與葉片連接，變槳
減速機與輪轂連接，其輸出齒輪與軸承內(nèi)圈內(nèi)齒嚙合，變槳控制系統(tǒng)位于輪轂內(nèi)部。
(5)所述的電氣系統(tǒng)由塔頂柜、塔底柜、系統(tǒng)控制單元和電纜組成，塔頂柜、塔底柜
分別與系統(tǒng)控制單元和電纜連接。 實施例2 :結(jié)合圖l-圖4，本實用新型并網(wǎng)型混合驅(qū)動式變槳變速恒頻風力發(fā)電機 組，所述的葉輪系統(tǒng)中的輪轂(4)直接與傳動系統(tǒng)的增速箱行星架(30)法蘭相連接，葉輪 系統(tǒng)中變槳軸承(3)外圈與輪轂(4)固定連接，軸承內(nèi)圈與葉片(5)連接，變槳減速機(6) 與輪轂(4)連接，其輸出齒輪與變槳軸承(3)內(nèi)圈內(nèi)齒嚙合，變槳電動機(2)驅(qū)動變槳減速 機齒輪，使葉片(5)轉(zhuǎn)動。變槳控制單元(1)安裝在輪轂(4)內(nèi)部。傳動系統(tǒng)的發(fā)電機定 子外殼(12)和增速箱內(nèi)齒圈外殼(7)分別以前法蘭和后法蘭的方式固定在支撐系統(tǒng)的回 轉(zhuǎn)支架上，增速箱行星架(30)帶動行星輪(29)驅(qū)動增速箱太陽輪，太陽輪輸出端用花鍵 套(9)與發(fā)電機轉(zhuǎn)子(9)相連，增速箱空心軸(8)固定在增速箱行星架(30)上，空心軸與 滑環(huán)(24)轉(zhuǎn)子連接，滑環(huán)定子用滑環(huán)支架(25)連接在發(fā)電機定子外殼(11)上，發(fā)電機制 動盤(26)安裝在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上，發(fā)電機制動器(14)安裝在發(fā)電機定子外殼(11)上，其他 支撐機構(gòu)(20)安裝回轉(zhuǎn)支架上，溫控柜、塔頂柜、變頻器和溫控系統(tǒng)外部冷卻器安裝在其 他支撐機構(gòu)(20)上，發(fā)電機冷卻管路(21)連接在溫控柜(19)與發(fā)電機之間，變頻器冷卻 管路(22)連接在變頻器與溫控柜(19)之間，溫控系統(tǒng)外部冷卻管路(36)連接在溫控系統(tǒng) 外部冷卻器(37)與溫控柜之間。液壓站(23)安裝在回轉(zhuǎn)支架(10)上，發(fā)電機制動器液壓 管(15)連接在液壓站(23)與發(fā)電機制動器(14)之間，偏航閘(35)安裝在回轉(zhuǎn)支架(10) 底部，偏航閘液壓管路(40)連接在液壓站(23)與偏航閘(35)之間。偏航系統(tǒng)中的偏航軸 承(27)外圈與塔筒(32)連接，內(nèi)圈與回轉(zhuǎn)支架(10)連接，偏航減速機(38)固定在回轉(zhuǎn)支架(10)上，其輸出齒輪與軸承外圈外齒嚙合，偏航電動機(34)驅(qū)動減速機齒輪使回轉(zhuǎn)支架 (10)轉(zhuǎn)動，偏航閘(35)固定在回轉(zhuǎn)支架上，偏航制動盤(39)固定在軸承外圈和塔筒(32) 之間，需要制動時，偏航閘(35)夾緊制動盤。電控系統(tǒng)中發(fā)電機與變頻器間電纜(13)連接 在發(fā)電機與變頻器之間，變頻器與塔底柜間電纜(31)連接在變頻器與塔底柜(33)之間，各 系統(tǒng)控制電纜(18)連接在塔頂柜(17)與各系統(tǒng)之間。
權(quán)利要求一種并網(wǎng)型混合驅(qū)動式變槳變速恒頻風力發(fā)電機組，它是由葉輪系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成的，其特征在于葉輪系統(tǒng)直接與傳動系統(tǒng)的增速箱行星架法蘭相連接，葉輪系統(tǒng)包括三片葉片、輪轂和變槳控制單元，傳動系統(tǒng)的發(fā)電機定子外殼和增速箱內(nèi)齒圈外殼分別以前法蘭和后法蘭的方式固定在支撐系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)支架上，發(fā)電機為永磁同步發(fā)電機，發(fā)電機為內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，內(nèi)轉(zhuǎn)子前軸與齒輪箱輸出軸用外花鍵聯(lián)接，后軸伸出端安裝剎車盤，增速箱和發(fā)電機空心軸孔穿過滑環(huán)電纜，支撐系統(tǒng)中除回轉(zhuǎn)支架用于支撐傳動系統(tǒng)外，還有底架用于支撐電氣系統(tǒng)的控制柜、電纜、溫控系統(tǒng)的溫控柜及管路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的并網(wǎng)型混合驅(qū)動式變槳變速恒頻風力發(fā)電機組，其特征在 于所述的支撐系統(tǒng)中的回轉(zhuǎn)支架其結(jié)構(gòu)前立面與豎直方向成4。夾角，有雙側(cè)立面法蘭 和底部法蘭，內(nèi)部法蘭安裝發(fā)電機，外部法蘭安裝增速箱，構(gòu)成傳動系統(tǒng)，使安裝在增速箱 行星架上的葉輪與傳動系統(tǒng)處于一條直線，且與水平方向成4。夾角，底部法蘭安裝在偏航 軸承內(nèi)圈上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的并網(wǎng)型混合驅(qū)動式變槳變速恒頻風力發(fā)電機組，其特征在 于所述的葉輪系統(tǒng)直接與傳動系統(tǒng)中的增速箱行星架連接，增速箱輸出端太陽輪與發(fā)電 機轉(zhuǎn)子用花鍵套連接，增速箱與發(fā)電機中心有一根空心軸連接，發(fā)電機空心軸輸出端連接 導電滑環(huán)轉(zhuǎn)子，滑環(huán)定子通過滑環(huán)支架固定在發(fā)電機定子外殼上，滑環(huán)電纜穿過空心軸孔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的并網(wǎng)型混合驅(qū)動式變槳變速恒頻風力發(fā)電機組，其特征在 于所述的偏航系統(tǒng)包括偏航電動機、偏航減速機、偏航軸承、偏航閘和偏航制動盤，偏航軸 承外圈與塔筒連接，內(nèi)圈與回轉(zhuǎn)支架連接，偏航減速機固定在回轉(zhuǎn)支架上，其輸出齒輪與軸 承外圈外齒嚙合，偏航電動機連接偏航減速機齒輪，偏航閘固定在回轉(zhuǎn)支架上，偏航制動盤 固定在軸承外圈和塔筒之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的并網(wǎng)型混合驅(qū)動式變槳變速恒頻風力發(fā)電機組，其特征在 于所述的變槳控制單元包括變槳驅(qū)動裝置和變槳控制系統(tǒng)，變槳驅(qū)動裝置由變槳電機及 變槳減速機組成，其中變槳軸承外圈與輪轂固定連接，軸承內(nèi)圈與葉片連接，變槳減速機與 輪轂連接，其輸出齒輪與軸承內(nèi)圈內(nèi)齒嚙合，變槳控制系統(tǒng)位于輪轂內(nèi)部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的并網(wǎng)型混合驅(qū)動式變槳變速恒頻風力發(fā)電機組，其特征在 于所述的電氣系統(tǒng)由塔頂柜、塔底柜、系統(tǒng)控制單元和電纜組成，塔頂柜、塔底柜分別與系 統(tǒng)控制單元和電纜連接。
專利摘要本實用新型提供一種針對目前我國流行的直驅(qū)型和雙饋型兩種機型開發(fā)的一種并網(wǎng)型混合驅(qū)動式變槳變速恒頻風力發(fā)電機組。它是由葉輪系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成的，葉輪系統(tǒng)直接與傳動系統(tǒng)的增速箱行星架法蘭相連接，葉輪系統(tǒng)包括三片葉片、輪轂和變槳控制單元，傳動系統(tǒng)的發(fā)電機定子外殼和增速箱內(nèi)齒圈外殼分別以前法蘭和后法蘭的方式固定在支撐系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)支架上，發(fā)電機為同步永磁發(fā)電機。本實用新型采用一級行星齒輪箱和低速永磁同步發(fā)電機，體積小、結(jié)構(gòu)簡單，機組維護項目少、維護成本低、無需特殊吊裝設(shè)備，機組有充裕的空間滿足維護和人機工程學要求，所有部件具有最佳的可維護性。
文檔編號F03D7/04GK201496204SQ200920100958
公開日2010年6月2日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者丁常寶, 劉玉新, 林志強, 王勇, 王曉輝, 董乾哲, 許社忠, 高亞春 申請人:哈爾濱哈飛工業(yè)有限責任公司