專利名稱：高效脈動風力發(fā)電機組的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及風力發(fā)電技術，具體說就是高效脈動風力發(fā)電機組。
(二)
背景技術：
風力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家很流行；我國也在西部地區(qū)大力 提倡。小型風力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個發(fā)電機頭組成 的，而是一個有一定科技含量的小系統(tǒng)風力發(fā)電機+充電器+數(shù)字
逆變器。風力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。
風力發(fā)電機因風量不穩(wěn)定，故其輸出的是13 ~ 2^L變化的交流電， 須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成坐 皇能。然后用有保護電路的逆變電源，把電瓶里的化學能轉(zhuǎn)變成交流 220V市電，才能保證穩(wěn)定使用。現(xiàn)有的風力發(fā)電機組的風力機槳葉 的設計需要根據(jù)迎風面積進行復雜計算，需要復雜的生產(chǎn)工藝，槳葉 可達十幾米甚至幾十米長，生產(chǎn)和運輸都有一定困難。為了在一定風 速范圍正常運行，槳葉必須隨著風速的變化調(diào)整槳葉的迎風角度，因 此必須有一套伺服控制系統(tǒng)?，F(xiàn)有的風力發(fā)電機組的風力機選用三葉 槳作為動力來源，它的風力工作具有一定的局限性?，F(xiàn)有的風力發(fā)電 機組和相應的電廠采用梯次機制——幾臺發(fā)電機在3級至4級風時工 作，5級風停止；幾臺發(fā)電機在5級至六級風情況下工作，7級風時 停止，構成一種梯次，用這種方法來解決電廠容量的問題。因此必定 有部分設備和資源不能充分利用，造成投入的浪費。 '
現(xiàn)有的風力發(fā)電機組為獲得較大的扭矩，槳葉設計的很長，因此 必須建造很高的塔，通常塔高在十幾米到幾十米之間。由于結構所限， 現(xiàn)有的風力發(fā)電機組必須安裝在塔的頂端，每臺風力發(fā)電機組的重量 在幾百公斤到幾十噸之間。因此對塔身的強度、基座的深度都有很高 的要求。現(xiàn)有的風力發(fā)電機組的主體安裝在高空中，也給安裝和日后 的維護增加了難度，造成不便。為了能達到正?？煽康陌l(fā)電目的，無 論是槳葉迎風角度的調(diào)整還是風力機的增速、穩(wěn)速、減速等環(huán)節(jié)的控 制都需要機械結構和液壓結構的結合使用。從強電到計算機需要有一套復雜的控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)中每個工件都有自己的壽命，結構越復雜 的設備，其運行成本就越高，同時，對維護人員的技術素質(zhì)要求也就 越高。在傳統(tǒng)電力資源中，無論是水力發(fā)電還是熱力發(fā)電，最重要的 都是發(fā)出電的品質(zhì)，電壓、電流都必須有一定的穩(wěn)定性，波動性越小 則品質(zhì)越好。為了達到這個目的，現(xiàn)在的風力發(fā)電領域想出了各種措 施并制造了多種發(fā)電機來滿足風力發(fā)電對技術性能的要求，包括異步 感應發(fā)電機、繞線轉(zhuǎn)子發(fā)電機、雙饋感應發(fā)電機、永磁同步發(fā)電機等 等。以永磁同步發(fā)電機為例，它所發(fā)出的電必須經(jīng)過交流/直流/交流 的方式進行處理才能應用到人們的日常生活中。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種風力機和風輪使用雙側(cè)支撐架 支撐、風輪與支撐架采用積木結構設計、在風力轉(zhuǎn)換成電力的環(huán)節(jié)上 采用可控蓄能型能量轉(zhuǎn)換器的高效脈動風力發(fā)電機組。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的它是由主塔架30、動力系統(tǒng) 31和塔基32組成的；主塔架30連接動力系統(tǒng)31,動力系統(tǒng)31連 接塔基32。
本實用新型還有以下技術特征
(1) 所述的主塔架30包括風輪軸18、風輪組上支架19、風輪 塔架20和風力導向盤上盤23;風輪軸18連接風輪組上支架19,風 輪組上支架19連接風輪塔架20，風輪塔架20連接風力導向盤上盤 23。
(2) 所述的動力系統(tǒng)31是由風輪17、傳力負載輪21、傳力桿 22、風力導向盤下盤24、能量轉(zhuǎn)換器25和發(fā)電機26組成的；由風 輪17連接傳力負載輪21，傳力負載輪21連接傳力桿22,傳力桿22 連接風力導向盤下盤24和能量轉(zhuǎn)換器25，能量轉(zhuǎn)換器25連接發(fā)電 機26。
(3) 所述的風輪17包括風輪外輻取力凸輪l、風輪槳葉2、風 輪輻軸芯3、風輪外圈輻4和風輪輻桿5;風輪輻軸芯3連接風輪輻 桿5,風輪輻桿5連接風輪外圈輻4，風輪外圈輻4連接風輪外輻取 力凸輪1,風輪輻桿5連接風輪槳葉2。
(4) 所述的能量轉(zhuǎn)換器25包括復位控制器12、棘輪桿13、棘輪14和轉(zhuǎn)換緩沖器15;復位控制器12連接棘輪桿13,棘輪桿13連 接棘輪14,棘輪14連接轉(zhuǎn)換緩沖器15。
(5 )所述的塔基32包括塔基座27、塔座基礎29和機房28;塔 座基礎29連接塔基座27,塔基座27連接機房28。 本實用新型具有以下技術特點
(1)本實用新型高效脈動風力發(fā)電機組，制造容易、結構簡單、 易于生產(chǎn)。槳葉用普通的鐵板折制形成；利用彈簧特性解決槳葉迎風 量問題，其原理為，將彈簧預置一個"力"，讓槳葉有個最好的迎風 角度，當風力超過彈簧的預置"力"則槳葉自動打開，減少迎風量， 對勁風和超速的風力自動排泄，起到對風力風量的自動控制。本發(fā)電 機組的制動點設在風輪的邊緣上，利用彈簧的特性進行能耗制動，來 控制風輪的轉(zhuǎn)動和停止。本發(fā)電機組所用的發(fā)電機選用價廉可靠的同 步勵磁交流發(fā)電機作為產(chǎn)生電能的裝置。
(2 )本實用新型高效脈動風力發(fā)電機組，采用多葉槳構成風力機 的風輪，在同等級風力下，同等直徑的風輪下，多葉槳的功率要高于 三葉槳，因此在風速較低的情況下也能正常工作。由于與現(xiàn)在流行的 風力發(fā)電機組的設計理念不同，風輪重量的設計是發(fā)電機額定轉(zhuǎn)數(shù)單 轉(zhuǎn)數(shù)的1.5倍，因為風輪不是過重，所以能更好的利用風能。不存在 風力超速停機的問題，因此不用像現(xiàn)有的風力發(fā)電廠那樣采用梯次作 業(yè)，可以充分利用風力資源和設備資源。
(3)本實用新型高效脈動風力發(fā)電機組，采用下設機房，風力機 和風輪使用雙側(cè)支撐架支撐，風輪與支撐架采用積木結構設計，可以 在工廠分節(jié)分塊生產(chǎn)，現(xiàn)場拼裝，既方便運輸又便于生產(chǎn)安裝中吊裝。
由于采用多槳葉風輪，因此不需要建造過高的塔，通常塔高于地面 4. 5米一5米左右即可。在塔的上端面安裝風輪支撐架和風輪，塔下 與地面之間的空間作為機房。機房內(nèi)可以形成小環(huán)境，與室外隔離， 不受地域氣候的影響，確保設備正常運行，延長設備使用壽命，給維 修提供方便。
(4 )本實用新型高效脈動風力發(fā)電機組，控制部分采用可編程序 控制器(PLC)來自動管理，維護人員只需要接受短期的培訓即可上 崗值班。(5 )本實用新型高效脈動風力發(fā)電機組，在風力轉(zhuǎn)換成電力的環(huán)
節(jié)上，由于采用了可控蓄能型能量轉(zhuǎn)換器，它利用脈動在輸入的一側(cè) 聚集一個較大的力，利用蝸輪蝸桿的特性對輸出一側(cè)的轉(zhuǎn)數(shù)力矩進行 有效的控制，利用齒輪精確可靠的驅(qū)動發(fā)電機，使發(fā)電機得到一個額 定轉(zhuǎn)數(shù)和額定的力矩，因此發(fā)出電的電流、電壓是穩(wěn)定的，其波動率
小于2%,可以直接應用到人們的日常生活中。本實用新型高效脈動 風力發(fā)電機組，選用50HZ AC380V與AC220V的同步勵磁發(fā)電機。如 需并網(wǎng)，只要找出網(wǎng)壓、找到同相位升至網(wǎng)壓即可并網(wǎng)。


圖1為本實用新型的主視圖； 圖2為本實用新型的側(cè)視圖； 圖3為本實用新型的風輪結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖舉例對本實用新型作進一 步說明。
實施例1，結合圖1、圖2、圖3，本實用新型高效脈動風力發(fā)電 機組，它是由主塔架(30)、動力系統(tǒng)(31)和塔基(32)組成的； 主塔架(30 )連接動力系統(tǒng)(31 )，動力系統(tǒng)(31 )連接塔基(32 )。
所述的主塔架(30 )包括風輪軸(18 )、風輪組上支架(19 )、風 輪塔架(20)和風力導向盤上盤(23);風輪軸(18)連接風輪組上 支架(19 )，風輪組上支架(19 )連接風輪塔架(20 )，風輪塔架(20 ) 連接風力導向盤上盤(23)。
所述的動力系統(tǒng)(31)是由風輪(17)、傳力負載輪(21)、傳力 桿(22)、風力導向盤下盤(24)、能量轉(zhuǎn)換器(25)和發(fā)電機(26) 組成的；由風輪(17)連接傳力負載輪(21)，傳力負載輪(21)連 接傳力桿(22 ),傳力桿(22 )連接風力導向盤下盤(24 )和能量轉(zhuǎn) 換器(25 ),能量轉(zhuǎn)換器(25 )連接發(fā)電機(26 )。
所述的風輪(17 )包括風輪外輻取力凸輪(1 )、風輪槳葉(2 )、 風輪輻軸芯(3 )、風輪外圈輻(4 )和風輪輻桿(5 );風輪輻軸芯(3 ) 連接風輪輻桿(5),風輪輻桿(5)連接風輪外圈輻(4)，風輪外圈 輻(4 )連接風輪外輻取力凸輪(1 )，風輪輻桿(5 )連接風輪槳葉(2 )。
所述的能量轉(zhuǎn)換器(25)包括復位控制器(12)、棘輪桿(13)、
6棘輪(14 )和轉(zhuǎn)換緩沖器(15 );復位控制器(l2 )連接棘輪桿(13 ), 棘輪桿(13 )連接棘輪(14 ),棘輪(14 )連接轉(zhuǎn)換緩沖器(l5 )。
所述的塔基(32 )包括塔基座(27 )、塔座基礎(29 )和機房(28 ); 塔座基礎(29 )連接塔基座(27 ),塔基座(27 )連接機房(28 )。
實施例2，本實用新型高效脈動風力發(fā)電機組，是依據(jù)這樣的理 念設計的對風力我們認知它的特性，去遵循它的規(guī)律利用它。對 機械設備也該如此。同步勵磁發(fā)電機是非?？煽康募夹g，發(fā)電領域大 多數(shù)使用的都是同步勵磁發(fā)電機，在風力發(fā)電領域，人們把目光盯向 發(fā)電機如何適應風力發(fā)電的要求，在發(fā)電機上下了很大的功夫，投入 了大量的人力財力，來改變發(fā)電機，讓發(fā)電機去適應風力發(fā)電。就高 效風力發(fā)電機組而言，它的設計理念是既要適應風力發(fā)電性能的需 求，又要滿足發(fā)電機的技術要求。對風力而言，我們利用彈簧的特性 構成了能耗制動方法，對風輪進行控制，在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)穩(wěn)定的工 作。利用彈簧特性使在風力輸入時又進行了一次"力"的處理，使輸
入的"力"更加穩(wěn)定。高效脈動風力發(fā)電機組采用的機械機構，最低 的工作溫度是零上5度，最高的工作溫度是零上55度。高效脈動發(fā) 電機組在設計中充分考慮到這一點，所以設計成機房在下方，這樣可 以形成一個封閉空間，形成一個小的環(huán)境，去適應各種自然環(huán)境。在 控制環(huán)節(jié)上，采用PLC控制器進行邏輯控制。計算脈沖，就能知道風 速是多少，兩個開關的位置不同就測得彈簧的扭矩，扭矩不夠則發(fā)電 機不能啟動?？删幊绦蚩刂破魍耆梢詽M足高效脈動風力發(fā)電機組的 自動管理要求。在能量轉(zhuǎn)換過程中采用速度跟蹤，變頻矢量控制，能 達到精準的轉(zhuǎn)矩控制，使發(fā)電機得到恒定的轉(zhuǎn)速和力矩，從而發(fā)出穩(wěn) 定的電流和電壓。
權利要求1.一種高效脈動風力發(fā)電機組，它是由主塔架(30)、動力系統(tǒng)(31)和塔基(32)組成的；其特征在于主塔架(30)連接動力系統(tǒng)(31)，動力系統(tǒng)(31)連接塔基(32)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種高效脈動風力發(fā)電機組，所述的主 塔架(30)包括風輪軸(18)、風輪組上支架(19)、風輪塔架(20) 和風力導向盤上盤(23);其特征在于風輪軸(18)連接風輪組上 支架(19 )，風輪組上支架(19 )連接風輪塔架(20 )，風輪塔架(20 ) 連接風力導向盤上盤(23)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種高效脈動風力發(fā)電機組，所述的 動力系統(tǒng)(31)是由風輪(17)、傳力負載輪(21)、傳力桿U2)、 風力導向盤下盤(24)、能量轉(zhuǎn)換器(25)和發(fā)電機(26)組成的； 其特征在于由風輪(17)連接傳力負載輪(21),傳力負載輪(21) 連接傳力桿(22),傳力桿(22)連接風力導向盤下盤(24)和能量 轉(zhuǎn)換器(25 )，能量轉(zhuǎn)換器(25 )連接發(fā)電機(26 )。
4. 根據(jù)權利要求3所述的一種高效脈動風力發(fā)電機組，所述的 風輪(17 )包括風輪外輻取力凸輪(1 )、風輪槳葉(2 )、風輪輻軸芯(3)、風輪外圈輻(4)和風輪輻桿(5);其特征在于風輪輻軸芯 (3 )連接風輪輻桿(5 )，風輪輻桿(5 )連接風輪外圈輻(4 ),風輪外圈輻(4 )連接風輪外輻取力凸輪(1 )，風輪輻桿(5 )連接風輪槳葉(2 )。
5. 根據(jù)權利要求3所述的一種高效脈動風力發(fā)電機組，所述的 能量轉(zhuǎn)換器(25 )包括復位控制器(12 )、棘輪桿(13 )、棘輪(14 ) 和轉(zhuǎn)換緩沖器(15 );其特征在于復位控制器(12 )連接棘輪桿(13 )， 棘輪桿(13 )連接棘輪(14 ),棘輪(14 )連接轉(zhuǎn)換緩沖器(15 )。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種高效脈動風力發(fā)電機組，所述的 塔基(32 )包括塔基座(27 )、塔座基礎(")和機房(28 );其特征 在于塔座基礎(29 )連接塔基座(27 ),塔基座(27 )連接機房(28 )。
專利摘要本實用新型的目的在于提供一種風力機和風輪使用雙側(cè)支撐架支撐、風輪與支撐架采用積木結構設計、在風力轉(zhuǎn)換成電力的環(huán)節(jié)上采用可控蓄能型能量轉(zhuǎn)換器的高效脈動風力發(fā)電機組。它是由主塔架、動力系統(tǒng)和塔基組成的；主塔架連接動力系統(tǒng)，動力系統(tǒng)連接塔基。所述的動力系統(tǒng)是由風輪、傳力桿、風力導向盤下盤、能量轉(zhuǎn)換器和發(fā)電機組成的；風輪連接傳力負載輪，傳力負載輪連接傳力桿，傳力桿連接風力導向盤下盤和能量轉(zhuǎn)換器，能量轉(zhuǎn)換器連接發(fā)電機。利用脈動在輸入的一側(cè)聚集一個較大的力，利用蝸輪蝸桿的特性對輸出一側(cè)的轉(zhuǎn)數(shù)力矩進行有效的控制，發(fā)出的電流、電壓穩(wěn)定，其波動率小于2％，可以直接應用到人們的日常生活中。
文檔編號F03D3/00GK201391423SQ20092009912
公開日2010年1月27日 申請日期2009年2月18日 優(yōu)先權日2009年2月18日
發(fā)明者李秀森 申請人:李秀森