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      同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法

      文檔序號(hào):5217612閱讀:553來(lái)源:國(guó)知局
      專(zhuān)利名稱(chēng):同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
      背景技術(shù)
      風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為清潔能源在當(dāng)前得到了廣泛的應(yīng)用,目前大型商用風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要有三種類(lèi)型雙饋?zhàn)兯俸泐l風(fēng)力發(fā)電機(jī)、半直驅(qū)變速恒頻發(fā)電機(jī)和直接驅(qū)動(dòng)變速恒頻發(fā)電機(jī)。在這些應(yīng)用當(dāng)中,由于風(fēng)速的不穩(wěn)定,造成由槳葉和輪轂組成的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速是不穩(wěn)定的。這就使發(fā)電機(jī)輸出的頻率不穩(wěn)定,無(wú)法直接將發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)。為解決這個(gè)問(wèn)題,都采用了變流裝置使發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)的頻率解耦,實(shí)現(xiàn)變速的風(fēng)機(jī)向電網(wǎng)輸送恒定頻率的 電能。雙饋發(fā)電機(jī)是定子直接連接電網(wǎng),轉(zhuǎn)子連接變流裝置,通過(guò)向轉(zhuǎn)子輸送轉(zhuǎn)差頻率的電力,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子輸出恒定頻率的目的,在額定轉(zhuǎn)速以下,轉(zhuǎn)子連接的變流器從電網(wǎng)吸收功率,輸送轉(zhuǎn)差頻率的電能到轉(zhuǎn)子,為磁場(chǎng)提供電網(wǎng)頻率的勵(lì)磁電流,使定子產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的電能。在額定轉(zhuǎn)速以上,轉(zhuǎn)子變流裝置通過(guò)向電網(wǎng)輸送功率,產(chǎn)生負(fù)的轉(zhuǎn)差頻率的電能,保證旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率與電網(wǎng)相同,定子與轉(zhuǎn)子同時(shí)向電網(wǎng)輸送電能。半直驅(qū)及直接驅(qū)動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用都是采用變流裝置將發(fā)電機(jī)變化頻率的電能轉(zhuǎn)換成直流電然后再逆變到電網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電。上述提及的幾種技術(shù)方案無(wú)一例外的采用了變流裝置,對(duì)電網(wǎng)有諧波干擾及在低電壓狀態(tài)下的穿越能力不佳等缺點(diǎn)。為此,期望有調(diào)速裝置能夠?qū)崿F(xiàn)將風(fēng)輪變化的速度轉(zhuǎn)換成恒定速度的裝置,采用同步發(fā)電機(jī)直接聯(lián)接電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)如火電或水電同樣的發(fā)電機(jī)效
      果O
      發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供一種同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。它采用具有調(diào)速裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),使風(fēng)機(jī)輸入變化的轉(zhuǎn)速在調(diào)速裝置的調(diào)節(jié)下輸出恒定轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括塔筒、風(fēng)輪、機(jī)艙及置于機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī),所述發(fā)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與風(fēng)輪連接,所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主軸、增速箱、調(diào)速裝置和聯(lián)軸器,增速箱一端連接主軸,另一端通過(guò)調(diào)速裝置連接聯(lián)軸器,聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)的輸入軸端連接,發(fā)電機(jī)的定子與電網(wǎng)直接連接,主軸與風(fēng)輪連接。所述發(fā)電機(jī)為同步發(fā)電機(jī)。所述調(diào)速裝置包括輸入軸,連接增速箱;輸出軸,與其輸入軸軸心相同,通過(guò)聯(lián)軸器連接發(fā)電機(jī)的輸入軸端;太陽(yáng)輪,安裝于所述輸出軸上;[0013]差動(dòng)輪,為帶有內(nèi)齒和外齒的齒輪,與太陽(yáng)輪同軸心,安裝于所述輸入軸上,所述差動(dòng)輪分別與電機(jī)輪和行星輪嚙合,且與電機(jī)輪和與行星輪之間具有不同的傳動(dòng)比;行星輪,至少為一個(gè),均勻分布于太陽(yáng)輪和差動(dòng)輪之間,分別與太陽(yáng)輪和差動(dòng)輪嚙合;電機(jī)輪,與差動(dòng)電機(jī)輸出軸連接,并與差動(dòng)輪外齒圈嚙合;外框架,與輸入軸、輸出軸端通過(guò)軸承連接,并分別連接電機(jī)輪外殼和發(fā)電機(jī)組增速箱;輸入軸、輸出軸和差動(dòng)電機(jī)輸出軸上均設(shè)有速度傳感器,差動(dòng)電機(jī)及各速度傳感器分別與發(fā)電機(jī)組的控制器連接。所述行星輪通過(guò)其轉(zhuǎn)軸安裝在行星輪架上,行星輪架通過(guò)軸承安裝在輸入軸上。所述行星輪為多個(gè)時(shí),沿圓周均布,分別通過(guò)其轉(zhuǎn)軸安裝在行星輪架上。所述差動(dòng)輪固定在·差動(dòng)輪架上,差動(dòng)輪架通過(guò)軸承安裝在輸入軸端的行星輪架上。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用具有差動(dòng)技術(shù)的可變速比的調(diào)速裝置,其電能質(zhì)量好,對(duì)電網(wǎng)沒(méi)有高次諧波干擾;電網(wǎng)故障時(shí)對(duì)電網(wǎng)的支撐能力強(qiáng),不存在低電壓穿越問(wèn)題;風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可靠性高,風(fēng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低。其調(diào)速裝置具有機(jī)械自動(dòng)調(diào)節(jié)功能,改變?cè)鏊傧渥罱K的輸出轉(zhuǎn)速,可以擁有自動(dòng)調(diào)節(jié)速比的功能。本發(fā)明中的調(diào)速這孩子根據(jù)輸入轉(zhuǎn)速的不同,通過(guò)差動(dòng)電機(jī)提供動(dòng)力使電機(jī)輪轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)行星輪與太陽(yáng)輪和差動(dòng)輪的嚙合傳動(dòng),調(diào)節(jié)傳動(dòng)比,它可以根據(jù)要求增大或減小增速比,從而達(dá)到改變太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速效果,使輸出軸轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速要求。本發(fā)明還可以用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)調(diào)速技術(shù)領(lǐng)域。

      圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I中調(diào)速裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2的傳動(dòng)示意圖。圖4為圖2中行星輪傳動(dòng)示意圖。圖中1、風(fēng)輪,2、主軸,3、增速箱,4、調(diào)速裝置,41、輸入軸,42、太陽(yáng)輪,43、行星輪,431、行星輪架,432、轉(zhuǎn)軸,44、差動(dòng)輪,441、差動(dòng)輪架,45、電機(jī)輪,451、電機(jī)輪外殼,46、差動(dòng)電機(jī),47、輸出軸,48、外框架,5、聯(lián)軸器,6、發(fā)電機(jī)。
      具體實(shí)施方式
      以下結(jié)合附圖和實(shí)施例具體描述本發(fā)明。實(shí)施例如圖I所示,本發(fā)明包括塔筒、風(fēng)輪I、機(jī)艙及置于機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)6,所述發(fā)電機(jī)6為同步發(fā)電機(jī),通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與風(fēng)輪I連接,所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主軸2、增速箱
      3、調(diào)速裝置4和聯(lián)軸器5,增速箱3 —端連接主軸2,另一端通過(guò)調(diào)速裝置4連接聯(lián)軸器5,聯(lián)軸器5與發(fā)電機(jī)6的輸入軸端連接,發(fā)電機(jī)6的定子與電網(wǎng)直接連接,主軸2與風(fēng)輪I連接。如圖2-圖4所示,本發(fā)明中采用的調(diào)速裝置4包括輸入軸41,連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)組增速箱的輸出軸;[0030]輸出軸47,連接發(fā)電機(jī)的輸入軸,與輸入軸41的軸心相同;太陽(yáng)輪42,安裝于輸出軸47上;差動(dòng)輪44,為帶有內(nèi)齒和外齒的齒輪,固定在差動(dòng)輪架441上,差動(dòng)輪架441通過(guò)軸承安裝在輸入軸41端的行星輪架431上,與太陽(yáng)輪42同軸心;所述的差動(dòng)輪44分別與電機(jī)輪45和行星輪43嚙合,且與電機(jī)輪45和與行星輪43之間具有不同的傳動(dòng)比;行星輪43至少為一個(gè)(本例為三個(gè)),具體數(shù)量根據(jù)變速箱輸出轉(zhuǎn)速以及本發(fā)明調(diào)速裝置輸出軸47最終輸出轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)比決定,均勻分布于太陽(yáng)輪42和差動(dòng)輪44之間,分別與太陽(yáng)輪42和差動(dòng)輪44嚙合;行星輪43通過(guò)其轉(zhuǎn)軸432安裝在行星輪架431上,行星輪架431通過(guò)軸承安裝在輸入軸41上;電機(jī)輪45,與差動(dòng)電機(jī)46輸出軸連接,并與差動(dòng)輪44外齒圈嚙合;輸入軸41、輸出軸47和差動(dòng)電機(jī)46輸出軸上均設(shè)有速度傳感器,差動(dòng)電機(jī)46及各速度傳感器分別與發(fā)電機(jī)組的控制器連接。電機(jī)輪45的動(dòng)力依靠差動(dòng)電機(jī)46提供,控制器根據(jù)檢測(cè)的速度控制差動(dòng)電機(jī)46正轉(zhuǎn)速度、反轉(zhuǎn)速度及停止轉(zhuǎn)送的命令。本發(fā)明中調(diào)速裝置的工作原理發(fā)電機(jī)組的增速箱連接輸入軸41旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)行星輪43轉(zhuǎn)動(dòng),行星輪43圍繞太陽(yáng)輪42嚙合公轉(zhuǎn),同時(shí)自轉(zhuǎn)帶動(dòng)太陽(yáng)輪42轉(zhuǎn)動(dòng),行星輪43自轉(zhuǎn)和太陽(yáng)輪42有調(diào)節(jié)傳動(dòng)比和改變轉(zhuǎn)速效果,差動(dòng)電機(jī)46提供動(dòng)力使電機(jī)輪45轉(zhuǎn)動(dòng),電機(jī)輪45嚙合差動(dòng)輪44,差動(dòng)輪44嚙合行星輪43,經(jīng)過(guò)兩次傳動(dòng)比增大太陽(yáng)輪42的轉(zhuǎn)速,使輸出軸47轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速要求。當(dāng)輸入軸41的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化,轉(zhuǎn)速增大或者減小,各速度傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)速的變化,反饋給控制器,控制器通過(guò)計(jì)算輸出命令使差動(dòng)電機(jī)46轉(zhuǎn)動(dòng),補(bǔ)償外部驅(qū)動(dòng)端與輸出軸7之間的速度差。當(dāng)輸入軸I端的轉(zhuǎn)速低于輸出軸47的設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí),本發(fā)明的差動(dòng)電機(jī)46按增加轉(zhuǎn)速的方向旋轉(zhuǎn),從電網(wǎng)上吸收能量。當(dāng)輸入軸I端轉(zhuǎn)速高于輸出軸7特定轉(zhuǎn)速時(shí),差動(dòng)電機(jī)46按減小轉(zhuǎn)速的方向旋轉(zhuǎn),這時(shí),差動(dòng)電機(jī)46通過(guò)本發(fā)明的調(diào)速裝置向電網(wǎng)回饋能量。通過(guò)調(diào)節(jié)控制原理,使本發(fā)明的調(diào)速裝置的輸出轉(zhuǎn)速在輸入軸41變化速度時(shí)保證輸出軸47的轉(zhuǎn)速恒定。本發(fā)明工作原理風(fēng)輪I經(jīng)過(guò)風(fēng)力吹動(dòng)旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生扭矩,連接主軸2,并且通過(guò)主軸傳遞轉(zhuǎn)速和扭矩,主軸2連接增速箱3,增速箱3有增速作用,使輸出轉(zhuǎn)速提高,增速箱3的輸出軸連接調(diào)速裝置4,由于風(fēng)力的不穩(wěn)定導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速也在不斷變化,所以調(diào)速裝置4可以根據(jù)增速箱3的輸出轉(zhuǎn)速的不同自動(dòng)調(diào)節(jié),使調(diào)速裝置4的最終輸出轉(zhuǎn)速保持恒定(即同步發(fā)電機(jī)6的額定發(fā)電轉(zhuǎn)速),調(diào)速裝置4和發(fā)電機(jī)6之間由聯(lián)軸器5連接,最終完成整個(gè)傳動(dòng),使同步發(fā)電機(jī)6可以脫離傳統(tǒng)變流裝置而直接并網(wǎng)發(fā)電。本發(fā)明不僅適用風(fēng)機(jī)調(diào)速,也適用于其他期望將輸入變化轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成恒定轉(zhuǎn)速的應(yīng)用場(chǎng)合。
      權(quán)利要求1.一種同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,包括塔筒、風(fēng)輪、機(jī)艙及置于機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī),其特征在于所述發(fā)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與風(fēng)輪連接,所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主軸、增速箱、調(diào)速裝置和聯(lián)軸器,增速箱一端連接主軸,另一端通過(guò)調(diào)速裝置連接聯(lián)軸器,聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)的輸入軸端連接,發(fā)電機(jī)的定子與電網(wǎng)直接連接,主軸與風(fēng)輪連接。
      2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,其特征在于所述發(fā)電機(jī)為同步發(fā)電機(jī)。
      3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,其特征在于所述調(diào)速裝置包括 輸入軸,連接增速箱; 輸出軸,與其輸入軸軸心相同,通過(guò)聯(lián)軸器連接發(fā)電機(jī)的輸入軸端; 太陽(yáng)輪,安裝于所述輸出軸上; 差動(dòng)輪,為帶有內(nèi)齒和外齒的齒輪,與太陽(yáng)輪同軸心,安裝于所述輸入軸上,所述差動(dòng)輪分別與電機(jī)輪和行星輪嚙合,且與電機(jī)輪和與行星輪之間具有不同的傳動(dòng)比; 行星輪,至少為一個(gè),均勻分布于太陽(yáng)輪和差動(dòng)輪之間,分別與太陽(yáng)輪和差動(dòng)輪嚙合; 電機(jī)輪,與差動(dòng)電機(jī)輸出軸連接,并與差動(dòng)輪外齒圈嚙合; 外框架,與輸入軸、輸出軸端通過(guò)軸承連接,并分別連接電機(jī)輪外殼和發(fā)電機(jī)組增速箱; 輸入軸、輸出軸和差動(dòng)電機(jī)輸出軸上均設(shè)有速度傳感器,差動(dòng)電機(jī)及各速度傳感器分別與發(fā)電機(jī)組的控制器連接。
      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,其特征在于所述行星輪通過(guò)其轉(zhuǎn)軸安裝在行星輪架上,行星輪架通過(guò)軸承安裝在輸入軸上。
      5.根據(jù)權(quán)利要求3所述同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,其特征在于所述行星輪為多個(gè)時(shí),沿圓周均布,分別通過(guò)其轉(zhuǎn)軸安裝在行星輪架上。
      6.根據(jù)權(quán)利要求3所述同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,其特征在于所述差動(dòng)輪固定在差動(dòng)輪架上,差動(dòng)輪架通過(guò)軸承安裝在輸入軸端的行星輪架上。
      專(zhuān)利摘要一種同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。包括塔筒、風(fēng)輪、機(jī)艙及置于機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī),所述發(fā)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與風(fēng)輪連接,所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主軸、增速箱、調(diào)速裝置和聯(lián)軸器,增速箱一端連接主軸,另一端通過(guò)調(diào)速裝置連接聯(lián)軸器,聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)的輸入軸端連接,發(fā)電機(jī)的定子與電網(wǎng)直接連接,主軸與風(fēng)輪連接。本實(shí)用新型采用具有差動(dòng)技術(shù)的可變速比的調(diào)速裝置,其電能質(zhì)量好,對(duì)電網(wǎng)沒(méi)有高次諧波干擾;電網(wǎng)故障時(shí)對(duì)電網(wǎng)的支撐能力強(qiáng),不存在低電壓穿越問(wèn)題;風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可靠性高,風(fēng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低。
      文檔編號(hào)F03D9/00GK202718814SQ20122032229
      公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
      發(fā)明者王冠一, 劉衍選 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)華創(chuàng)風(fēng)能有限公司
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