随风变速双风轮风力发电机制造技术

本发明专利技术公开了一种随风变速双风轮风力发电机，与现有技术比，单机发电能力增大比例系数5.12，风电场全年出力增大比例系数3.4，现有发电机发电效率低，高于额定风速的动能会被放弃，放弃的动能相当于本身发电能力的4倍。本发明专利技术的随风变速系统风轮到发电机的增速比随风可变，起动过程切入后在低风速时，系统用最大转矩起动发电机，来风的速度达到可使发电机能向外供电的起动风速时，系统以最大增速比驱动发电机达到额定转速，工作过程中发电机一直以额定转速工作，当来风速增速时，随风变速器减小增速比保证发电机转速不变，从而吸收来风全部功率，且双风轮技术，能提高同一风速发电能力，使来风的动能得到充分发挥，使机组发电量大幅提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于风力发电
，具体涉及一种随风变速双风轮风力发电机。
技术介绍
风的动能是风速的三次方成正比，自然风速蕴藏着很大的能量，而现有技术的风力发电机只用了很少的一部分，大部分被放弃了，现有技术风力发电机组其安全风速设计50至60米/秒，而切出的风Vc是20至30米/秒，其安全系数为2，在安全系数范围以内，应该是许用风速，在其范围内应该充分发挥风速的最大功能。现有技术风力发电机从风轮到发电机的传动比i是固定不变的，只有来风速度是额定风速Vb时，发电机才是额定转速n0，来风在Vb以外都不能充分发挥风速的功能。现有技术的风力发电机组从切入风速切入以后，因i是固定不变的原因，发电机的转速小于n0时，发电机在低速运转时发出低电压大电流，发热量大，发热是电流平方成正比的，在低速状态风力发电，由于风的动能是风速的三次方，发电量是额定风速小数点后的三次方，发电功率很小而发热量却很大，还须冷却更耗电，而风力发电机组当来风速度V等于0.5Vb时动能只有0.125额定量，除掉机组的内耗实际输出功能就更少，费劲很大，得益甚少。现有技术风力发电机组从风轮到发电机的传动i是固定不变的，只有来风速度达到额定风速是Vb时，发电机的转速才是额定转速n0，而来风的风速度V达到Vb之后，还要上升到切出风速Vc，而发电机的额定转速是不能超过的，为了保障发电机额定转速不超，现有技术风力发电机组要通过桨叶变距或失速，使得风轮转速保持不变，以保证发电转速是额定转速n0不变。结果本来以来风速度按最佳叶尖速比λ控制风轮转速n，以求得到最大风能利用系数Cp制程序脱轨了，同时也使得大于1至2的三次方的动能，最大是八倍额定值的动能也被放弃了，造成三分之二以上的动能被放弃。
技术实现思路
为弥补现有技术的不足，本专利技术提供一种随风变速双风轮风力发电机。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种随风变速双风轮风力发电机，包括塔架，塔架上架设有机舱，机舱前后两端分别安装有前风轮和后风轮，机舱前后两端的风轮与机舱内的功率合成机构连接，其特殊之处在于：还包括随风变速系统，功率合成机构与随风变速系统连接；所述随风变速系统包括风速仪、应力传感器、变距机构、随风变速器、发电机和控制中心；所述风速仪与控制中心连接，控制中心与随风变速器连接，随风变速器与发电机连接，发电机将转速信息反馈回控制中心。本专利技术的随风变速双风轮风力发电机，应力传感器与控制中心连接，控制中心与变距机构连接，变距机构与风轮连接，风轮与随风变速器连接，风轮将转速信息反馈回控制中心。本专利技术的随风变速双风轮风力发电机，所述随风变速系统的工作过程包括启动过程、工作过程和收退过程，来风速度参数输入控制中心，经控制中心处理后发出指令，控制可变速比的随风变速器按规定改变速比i，以保证发电机工作以额定转速n0始终不变。本系统设定的起动过程是：当发电机从切入风速Va切入，系统以最大力矩驱动发电机，发电转动后，当风速仪测得来风速度达到可使发电机向外供电的起动风速Vt也是最低工作风速时，控制中心指令随风变速器以最大增速比i使之增速，随着风速逐渐变大，发电机转速增至n0并稳定了，发电机不在低风速、低电压、大电流、低效率发电，此时来风速度是起动风速Vt，也是最低工作风速，起动过程完成。进入工作过程，整个工作过程是来风速度从起动风速Vt开始到切出风速Vc结束。在工作过程中，风速仪测得来风速度，将来风速度改变的信号输入控制中心，控制中心指令变距机构变距，使得风轮转速达到最佳叶尖速比λ，以保证机组在最大风能利用系数Cp工作，同时控制中心指令随风变速器，改变风轮到发电机的增速比i以满足发电机的转速n0不变，以保证发电机在最佳的状态，达到所有风速都全部被利用，无弃风浪费，以此控制程序一直工作到切出风速，工作过程完成。以后开始收退过程，收退过程是风速仪测得来风速度达到切出风速Vc后，风轮也达到切出转速nc，由风轮上的应力传感器发出信号输入控制中心，控制中心指令变距机构使风轮减速，一直到顺桨停机，收退过程完成。本专利技术中所述的随风变速器，可以采用风力发电装置无自锁变速齿箱中国专利公开号ZL201010124102.6中公开的风力发电装置无自锁变速齿箱，也可采用中国专利公开号ZL201410272028.0公开的大力矩高效率CVT无级随风变速器。本专利技术的有益效果：本专利技术的随风变速双风轮风力发电机，随风变速系统在整个工作过程中最大限度发挥风速的功能，所有风速特别是高于额定风速都被充分利用，从而产生最大的输出功率。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术随风变速系统的控制过程示意图。图3是本专利技术功率合成机构的内部示意图。图4是本专利技术的做功示意图。图5是现有风力发电机的做功示意图。图6是风场风频曲线图。图中，1塔架，2前风轮，3功率合成机构，4随风变速器，5机舱，6后风轮，7控制中心，8发电机，11前行星齿轮，12后行星齿轮，13后中心齿轮，14前风轮联轴器，15前中心齿轮，16行星架齿轮，17齿轮，20主动锥齿轮，21主动锥齿轮增速油缸，22主动锥齿轮减速油缸，23后风轮联轴器，24传动带，25从动锥齿轮增速油缸，26从动锥齿轮减速油缸，27发电机联轴器，28从动锥齿轮。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。附图是本专利技术的一种具体实施方式。附图1是本实施例的结构示意图，该实施例包括塔架1，塔架1上架设有机舱5，机舱5前后两端分别安装有前风轮2和后风轮6，前风轮2和后风轮6与机舱5内的功率合成机构3连接，该功率合成机构3与随风变速系统连接，来风吹来推动前风轮2和后风轮6，通过各自风轮轴进入功率合成机构3合成一个运动，通过随风变速系统实现发电机8工作。本实施例的随风变速系统的工作控制过程如附图2所示，该随风变速系统包括风速仪、应力传感器、变距机构、随风变速器、发电机和控制中心；风速仪与控制中心连接，控制中心与随风变速器连接，随风变速器与发电机连接，发电机将转速信息反馈回控制中心；控制中心与变距机构连接，变距机构与风轮连接，风轮与随风变速器连接，风轮将转速信息反馈回控制中心；应力传感器安装在风轮上，应力传感器与控制中心连接。本实施例采用的功率合成机构的结构如附图3所示，由前行星齿轮11、后行星齿轮12、后中心齿轮13、前中心齿轮15、行星架齿轮16、齿轮17组成圆柱齿轮差动轮系，前风轮2运动从前风轮联轴器14进入前中心齿轮15驱动前行星齿轮11，后风轮6的运动从后风轮联轴器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随风变速双风轮风力发电机，包括塔架，塔架上架设有机舱，机舱前后两端分别安装有前风轮和后风轮，机舱前后两端的风轮与机舱内的功率合成机构连接，其特征在于：还包括随风变速系统，功率合成机构与随风变速系统连接；所述随风变速系统包括风速仪、应力传感器、变距机构、随风变速器、发电机和控制中心；所述风速仪与控制中心连接，控制中心与随风变速器连接，随风变速器与发电机连接，发电机将转速信息反馈回控制中心。

【技术特征摘要】
1.一种随风变速双风轮风力发电机，包括塔架，塔架上架设有机舱，机舱前后两端分别
安装有前风轮和后风轮，机舱前后两端的风轮与机舱内的功率合成机构连接，其特征在于：
还包括随风变速系统，功率合成机构与随风变速系统连接；所述随风变速系统包括风速仪、
应力传感器、变距机构、随风变速器、发电机和控制中心；所述风速仪与控制中心连接，控制
中心与随风变速器连接，随风...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑益南，
申请(专利权)人：岑益南，
类型：发明
国别省市：山东;37