專利名稱：無刷勵磁同步風(fēng)力發(fā)電機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電機組，尤其是一種高速無刷勵磁同步風(fēng)力發(fā)電機組。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)保節(jié)能意識的提高，近年來風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的發(fā)展極其迅速。目前風(fēng)力發(fā)電 機主要有永磁發(fā)電機和異步發(fā)電機兩大類，特別是轉(zhuǎn)速在1000-1800轉(zhuǎn)/分的異步雙饋發(fā) 電機。 永磁發(fā)電機是在轉(zhuǎn)子上安裝有永久磁鐵，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，其旋轉(zhuǎn)磁場切割 定子繞組就會在發(fā)電機定子上產(chǎn)生電壓。 風(fēng)力發(fā)電機的槳葉轉(zhuǎn)速一般都較低，這就要求永磁發(fā)電機要具有相當(dāng)多的極對 數(shù)，使得發(fā)電機組的徑向尺寸和高空平臺尺寸都比較大，因而風(fēng)塔支柱結(jié)構(gòu)的受力很大，這 會導(dǎo)致塔身結(jié)構(gòu)的投資增大；此外，永磁材料在長期運行中不可避免的存在退磁的問題，高 空充磁或更換磁極也是一件非常麻煩的事情。 異步雙饋發(fā)電機由于集電環(huán)故障率高，后期維修工作量大，另外，異步雙饋發(fā)電機 體積和重量較大。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種無刷勵磁同步風(fēng)力 發(fā)電機組，具有能量轉(zhuǎn)換率高，制造成本低，運行安全可靠的特點。 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種無刷勵磁同步風(fēng)力發(fā)電 機組，包括有一塔筒15，塔筒15上部設(shè)有機艙14，機艙14外設(shè)有風(fēng)向儀風(fēng)速標(biāo)7，機艙14 內(nèi)設(shè)有輪轂1、變槳裝置2、齒輪箱3、同步發(fā)電機4、勵磁整流器5、同步勵磁機6、偏航裝置 8、變流系統(tǒng)11和PLC控制柜10，輪轂1輸入端設(shè)有葉片13，輪轂1的輸出端設(shè)有變槳裝置 2，輪轂1的輸出軸經(jīng)過齒輪箱3與發(fā)電機4連接，發(fā)電機4經(jīng)勵磁整流器5與同步勵磁機 6同軸連接，輪轂1的一側(cè)設(shè)有偏航裝置8，偏航裝置8連接有機艙底盤9，同步發(fā)電機4通 過地面變流系統(tǒng)11與電網(wǎng)12相連；PLC控制柜10分別與變槳裝置2、偏航裝置8、變流系 統(tǒng)11，同步勵磁機6、風(fēng)速儀風(fēng)向標(biāo)7電路連接。 所述的偏航裝置8與機艙底盤9通過齒輪嚙合。 可編程控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC，如上所述的PLC控制 柜10是以可編程控制器為核心的控制柜，本系統(tǒng)中為了節(jié)省機艙空間，PLC控制柜10分為 主從兩個柜體，分別置于機艙和機塔。 本實用新型采用偏航裝置8與機艙底盤連接。PLC控制柜10分為主從兩個柜體，以 便節(jié)省機艙空間，同時，兩個柜子各自配備自身的CPU，這樣，當(dāng)出現(xiàn)通訊中斷等故障以后， 各柜可以分別按照故障等級執(zhí)行事先編好的緊急處理程序。 由于采用高速無刷勵磁同步風(fēng)力發(fā)電機，所以在電壓調(diào)節(jié)和工作效率以及可靠性
3等方面具有發(fā)電機系統(tǒng)無法相比的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性；這種發(fā)電機具有同等功率下體積小、
效率高和安裝方便的特點；并且，因為省去了集電環(huán)，所以提高了安全性能。 由于采用了勵磁整流器5與同步勵磁機6，所以能夠?qū)崿F(xiàn)額定功率下的最優(yōu)輸出
功率調(diào)節(jié)；由于采用可以實現(xiàn)全功率逆變的變流系統(tǒng)ll，不僅能夠提高供電電源的質(zhì)量，
而且將發(fā)電機組和電網(wǎng)隔離，能實現(xiàn)低電壓穿越，保證整體電網(wǎng)的安全的優(yōu)點。 該技術(shù)方案與直驅(qū)永磁方案相比，不存在磁性減弱、發(fā)電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電機制造難
度和體積加大等問題，更有利于分散系統(tǒng)危險，技術(shù)風(fēng)險更小；與異步雙饋方案相比，又具
有并網(wǎng)容易、電能質(zhì)量高等優(yōu)點。 本實用新型由于采用了 PLC控制柜10實現(xiàn)對整個發(fā)電機組的自動化控制，所以具 有以下優(yōu)點 —、控制技術(shù)自動控制與遠(yuǎn)程監(jiān)控。實現(xiàn)風(fēng)功率曲線與發(fā)電功率、輸出、幅值、頻 率控制、整體自動控制、實現(xiàn)風(fēng)機的自動化運行和安全發(fā)電性能。 二、變槳控制通過編碼器采集到的主軸轉(zhuǎn)速，及根據(jù)風(fēng)功率數(shù)值，調(diào)節(jié)葉片的角 度，滿足發(fā)點控制系統(tǒng)參數(shù)，得到較平穩(wěn)的功率輸出。減少對電網(wǎng)的沖擊，得到最佳的發(fā)電 效果。使風(fēng)速在3m-15m/s得到最佳發(fā)電量，提高13X的發(fā)電效應(yīng)。 三、恒頻控制頻率調(diào)節(jié)范圍50HZ至60HZ。變流裝置受定額要求進(jìn)行調(diào)解達(dá)到恒
頻要求。以保證電壓頻率輸出相對穩(wěn)定精度±1% .具有穩(wěn)定的頻率、電流、電壓控制和抗
電網(wǎng)跌落能力。減少變流裝置輸出與發(fā)電機產(chǎn)生分布電感分布電容的設(shè)計。 因此，本實用新型具有發(fā)電量高、安全可靠、運行成本低、使用壽命長，實現(xiàn)對風(fēng)機
的整體自動化控制的特點。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實用新型機艙14的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 —種無刷勵磁同步風(fēng)力發(fā)電機組，包括有一塔筒15，塔筒15上部設(shè)有機艙14，機 艙14外設(shè)有風(fēng)向儀風(fēng)速標(biāo)7，機艙14內(nèi)設(shè)有輪轂1、變槳裝置2、齒輪箱3、發(fā)電機4、勵磁 整流器5、同步勵磁機6、偏航裝置8、變流系統(tǒng)11和PLC控制柜10，輪轂1輸入端設(shè)有葉片 13，輪轂1的輸出端設(shè)有變槳裝置2，輪轂1的輸出軸經(jīng)過齒輪箱3與發(fā)電機4連接，發(fā)電機 4經(jīng)勵磁整流器5與同步勵磁機6同軸連接，輪轂1的一側(cè)設(shè)有偏航裝置8，偏航裝置8連 接有機艙底盤9，發(fā)電機4與地面變流系統(tǒng)11電路連接后進(jìn)入電網(wǎng)12。 PLC控制柜10分別 與變槳裝置2、偏航裝置8、變流系統(tǒng)11，同步勵磁機6、風(fēng)速儀風(fēng)向標(biāo)7電路連接。所述的 PLC控制柜10分為主從兩個柜體。所述的PLC控制柜10配備有CPU處理器。 本實用新型的2麗高速無刷勵磁同步風(fēng)力發(fā)電機組是在塔筒15上固定了機艙14， 機艙14由輪轂1 、變槳裝置2 、齒輪箱3 、發(fā)電機4 、勵磁整流器5 、同步勵磁機6 、偏航裝置8 、 變流系統(tǒng)ll， PLC控制柜10構(gòu)成。在輪轂1上裝有變槳裝置2，輪轂1的輸出軸經(jīng)過齒輪 箱3與發(fā)電機4連接，同步勵磁機6經(jīng)勵磁整流器5與發(fā)電機4同軸連接，側(cè)面裝有偏航裝置8，發(fā)電機4通過地面變流系統(tǒng)11與電網(wǎng)12相連。在輪轂l上固定有葉片13 ;在機艙14的外面設(shè)有風(fēng)向儀風(fēng)速標(biāo)7。 PLC控制柜10分別與變槳裝置2、發(fā)電機4、同步勵磁機6、風(fēng)速儀風(fēng)向標(biāo)7、偏航裝置8、變流系統(tǒng)11電路連接。 發(fā)電機4的速度和溫度都是通過PLC控制柜10來檢測和控制的。同時，PLC控制柜10還接受風(fēng)速儀風(fēng)向標(biāo)7發(fā)送的風(fēng)速風(fēng)向信號，從而輸出信號給偏航裝置8和變槳裝置2，由偏航裝置8控制機艙底盤9的轉(zhuǎn)動，以達(dá)到使葉片1總是對著風(fēng)的目的。再由變槳裝置2控制葉片1的錐角，從而在低風(fēng)速情況下得到最大的轉(zhuǎn)動扭矩，在額定功率上控制功率輸出。PLC控制柜根據(jù)同步發(fā)電機4的轉(zhuǎn)速以及風(fēng)速計算出目標(biāo)功率，然后輸送給同步勵磁機6以便提供適當(dāng)?shù)膭畲烹妷骸?本實用新型的2麗高速無刷勵磁同步風(fēng)力發(fā)電機實現(xiàn)了對風(fēng)機的整體控制，采用全功率逆變技術(shù)，在很大程度上提高供電電源的質(zhì)量，保證了風(fēng)速風(fēng)向采集成數(shù)字信號，經(jīng)處理完成功率控制、整流、輸出、故障排除等權(quán)限的智能化控制。[0026] 本實用新型的工作原理是 葉片13帶動輪轂1轉(zhuǎn)動，輪轂1經(jīng)齒輪箱3增速帶動發(fā)電機4運轉(zhuǎn)，并且同步勵磁機6經(jīng)勵磁整流器5與發(fā)電機4同軸連接，同步勵磁機根據(jù)PLC控制柜10提供的目標(biāo)功率對發(fā)電機4勵磁，將輸出的電輸送到地面變流系統(tǒng)11后進(jìn)入電網(wǎng)12，PLC控制柜IO還接受風(fēng)速儀風(fēng)向標(biāo)7發(fā)送的風(fēng)速風(fēng)向信號，從而輸出信號給偏航裝置8和變槳裝置2，由偏航裝置8控制機艙底盤9的轉(zhuǎn)動，以使葉片1總是對著風(fēng)向。
權(quán)利要求一種無刷勵磁同步風(fēng)力發(fā)電機組，包括有一塔筒(15)，塔筒(15)上部設(shè)有機艙(14)，機艙(14)外設(shè)有風(fēng)向儀風(fēng)速標(biāo)(7)，機艙(14)內(nèi)設(shè)有輪轂(1)，其特征在于，在輪轂(1)上設(shè)有變槳裝置(2)，輪轂(1)的輸出軸經(jīng)過齒輪箱(3)與發(fā)電機(4)連接，發(fā)電機(4)經(jīng)勵磁整流器(5)與同步勵磁機(6)同軸連接，輪轂(1)的一側(cè)設(shè)有偏航裝置(8)，發(fā)電機(4)與地面變流系統(tǒng)(11)電路連接后進(jìn)入電網(wǎng)(12)；在輪轂(1)上固定有葉片(13)；PLC控制柜(10)分別與變槳裝置(2)、偏航裝置(8)、同步勵磁機(6)、風(fēng)速儀風(fēng)向標(biāo)(7)、變流系統(tǒng)(11)電路連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無刷勵磁同步風(fēng)力發(fā)電機組，其特征在于，所述的PLC控制柜(10)分為主從兩個柜體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種無刷勵磁同步風(fēng)力發(fā)電機組，其特征在于，所述的偏航裝置(8)與機艙底盤(9)通過齒輪嚙合。
專利摘要一種無刷勵磁同步風(fēng)力發(fā)電機組，包括一塔筒15，塔筒15上部設(shè)有機艙14，機艙14的外設(shè)有風(fēng)向儀風(fēng)速標(biāo)7，機艙14內(nèi)設(shè)有輪轂1，輪轂1輸入端設(shè)有葉片13，輪轂1的輸出端設(shè)有變槳裝置2，輪轂1的輸出軸經(jīng)過齒輪箱3與發(fā)電機4連接，發(fā)電機4經(jīng)勵磁整流器5與同步勵磁機6同軸連接，輪轂1的一側(cè)設(shè)有偏航裝置8，葉片13帶動輪轂1經(jīng)齒輪箱3增速后帶動發(fā)電機4運轉(zhuǎn)，同步勵磁機對發(fā)電機4勵磁，并將輸出的電輸送入電網(wǎng)12，PLC控制柜10將風(fēng)速儀風(fēng)向標(biāo)7的信號，傳給偏航裝置8和變槳裝置2，使葉片1總對著風(fēng)向，具有發(fā)電量高、安全可靠、運行成本低、使用壽命長，實現(xiàn)對風(fēng)機的整體自動化控制的特點。
文檔編號F03D9/00GK201448187SQ20092003345
公開日2010年5月5日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者孟彥京, 常杰, 張文苑, 朱玉國, 楊海艷, 鄭恩讓, 陳景文, 馬匯海 申請人:山東長星集團(tuán)有限公司;陜西科技大學(xué)