主动调节偏心距式风力机功率调节装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及风力发电机功率调节技术领域，尤其涉及一种主动调节偏心距式风力机功率调节装置。该装置在发电机和驱动器机壳之间设有侧偏机构和侧偏驱动机构，侧偏机构包括第一偏心件和第二偏心件，第一偏心件与驱动器机壳固定连接，第二偏心件与发电机固定连接，第一偏心件和第二偏心件上分别设有横向的第一导轨和第二导轨，第一偏心件和第二偏心件通过第一导轨和第二导轨滑动连接；侧偏驱动机构包括驱动电机、侧偏控制器、传动机构，侧偏控制器控制驱动电机运转，通过传动机构连接第二偏心件，带动风轮移动产生偏心距。本发明专利技术无需尾翼预偏角，对风性能好；无斜角链机构，风轮侧偏角度和尾翼偏转角度一致；偏心距主动调节，工作可靠性高。

Active adjustment of eccentricity type wind turbine power regulator

The invention relates to the field of wind generator power regulation technology, in particular to an active regulating power regulator for eccentricity type wind turbines. The device has a side bias mechanism and a side bias driving mechanism between the generator and the drive shell. The side partial mechanism includes the first eccentricity and second eccentric parts. The first eccentricity is fixed to the drive shell, the second eccentric part is fixed to the generator, the first eccentricity and the second eccentricity are respectively provided with a transverse first guide. The rail and the second guide, the first eccentricity and the second eccentric parts are slid through the first guide and the second guide, and the side bias driving mechanism includes the driving motor, the side bias controller and the transmission mechanism. The side partial controller controls the driving motor, and connects the second eccentric parts through the transmission mechanism to drive the eccentricity of the wind wheel to move. The invention does not need the pre deflection angle of the tail wing and is good for the wind performance; the side angle of the wind wheel is consistent with the angle of the tail wing deflection without the inclined angle chain mechanism; the eccentricity is actively adjusted and the working reliability is high.

【技术实现步骤摘要】
主动调节偏心距式风力机功率调节装置
本专利技术涉及风力发电机功率调节
，尤其涉及一种主动调节偏心距式风力机功率调节装置。
技术介绍
目前，中小型风力机功率控制方法按工作原理归纳主要有三大类:(1)减少风轮迎风面积；(2)改变叶片翼型攻角值；(3)利用空气在风轮圆周切线风向的阻力限制风轮转速。其中，风轮迎风面积是风轮与来流风速垂直时，叶片的扫掠面积。在同等风速下，减少风轮迎风面积可以使风力机吸收风能的能力降低，从而降低转速。这种方法主要有三种实现方式:第一种是风轮上仰式，风轮上仰式是利用风轮的轴线与机舱轴线的偏心距,风轮的轴向力对于机舱将产生一个使其绕转轴向右上方转动的力矩。风速达到一定值之后，当风轮对机舱回转轴所形成的力矩足以克服尾舵扭簧的力矩和机舱回转轴承的摩擦力矩时,机舱便开始向右边转动,偏离来流的方向。第二种是侧偏式，这种方式的风轮轴线相对于回转轴向一侧偏置了一段距离(偏心距)，与侧翼式利用侧翼上的气动力来产生偏转力矩不同，它是利用风轮轴线与回转轴之间的偏心距而使得风轮利用本身所受到的气动力来产生偏转力矩，与侧翼复杂的气流情况相比，这种方式更加简洁。这种方式衍生出来的新结构有斜铰接尾舵侧偏式(又称重力回位式)。第三种方式是收放叶片式，与偏转风轮而减少迎风面积的方法不同，收放叶片式风力机主要通过将叶片铰接于风轮轴上，并借助弹簧保持其初始位置。当风速过大时，叶片受到的气动压力克服弹簧作用，而使得叶片顺着风向倾斜，从而达到减少迎风面积的目的，这种方法一般多被中小型风力机所采用。上述侧偏式风力机功率控制方式偏心距是在初始安装时即设定好的，偏心距大小根据目标功率设定，后期不可调节，当风轮所受气动力过大，偏转力矩超过能承受的范围时，风轮偏离风向，适当减小风轮迎风面积，但风轮偏转后风力机的功率是否能满足要求却不能得知，即使不能满足要求，也不能再进行调节。另外，中小型风力发电机组的功率控制目标主要是实现低风速下能够发出最大功率和高风速区能够限速保护。实际上，风电机组功率控制的目标还应包括根据用电负荷的变化进行功率变化(功率调节)。现有的中小型风力机组还不能实现这点要求。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种主动调节偏心距式风力机功率调节装置，通过设置侧偏机构能在风力机输出功率超过限定值时根据超出情况主动控制风轮移动产生偏心距，从而使风轮发生侧偏，以达到调节功率的目的。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种主动调节偏心距式风力机功率调节装置，所述风力机包括与风轮连接的发电机及与塔架连接的驱动器机壳，驱动器机壳内设有风力机主控制器；发电机和驱动器机壳之间设有侧偏机构；所述侧偏机构包括第一偏心件和第二偏心件，第一偏心件与驱动器机壳固定连接，第二偏心件与发电机固定连接，第一偏心件和第二偏心件上分别设有横向的第一导轨和第二导轨，第一偏心件和第二偏心件通过形状相匹配的第一导轨和第二导轨滑动连接；还包括侧偏驱动机构，所述侧偏驱动机构包括位于驱动器机壳内的驱动电机、侧偏控制器及用于连接驱动电机和侧偏机构的传动机构，侧偏控制器输入端与风力机主控制器连接，用于接收风力机输出功率信号，其输出端与驱动电机控制端连接，驱动电机通过传动机构与第二偏心件连接，用于带动第二偏心件沿两导轨方向往复移动。本专利技术针对的是小型风力机的功率调节，所述小型风力机发电机裸露在机壳外面，机壳内只安装主控制器、电流转换系统和偏航驱动系统等设备。本专利技术在原有的发电机和机壳之间增加了侧偏机构，并在驱动器机壳内安装侧偏驱动机构，根据风力机输出功率情况，通过侧偏驱动机构和侧偏机构带动发电机和风轮横向移动，使风轮轴线相对于回转轴偏置一定距离(偏移距离根据风力机功率超出情况具体计算)，风轮具有一定偏心距，风轮在来流风作用下偏离风向，从而减少迎风面积。控制风轮到达相应位置后，控制器再次判断实时功率与目标功率的差距，若二者偏差达到要求，认为调整的偏心距是合适的，否则继续调整，从而达到调节风力机功率的目的。本专利技术通过在发电机和驱动器机壳上各安装一个偏心件，在两偏心件上设导引装置，以实现既定方向的往复移动。为增加对风轮的制衡力，可选择在两偏心件上均设置导轨，两个导轨配合连接，实现两偏心件的滑动连接。根据导轨的形状不同，可以将侧偏机构分为以下两种结构：所述第一偏心件和第二偏心件均包括安装板及与安装板上下边缘垂直连接的托板和撑板，第一偏心件托板和撑板内侧均设有槽状第一导轨，第二偏心件托板和撑板外侧均设有脊状第二导轨，槽状第一导轨、脊状第二导轨均与安装板平面平行且两组导轨位置、尺寸相匹配，第二偏心件的安装板高度略小于第一偏心件安装板高度，使第二偏心件能插入第一偏心件中且脊状第二导轨与槽状第一导轨卡合。所述第一偏心件和第二偏心件均包括安装板及与安装板上下边缘垂直连接的托板和撑板，第一偏心件托板和撑板内侧均设有脊状第一导轨，第二偏心件托板和撑板外侧均设有槽状第二导轨，脊状第一导轨、槽状第二导轨均与安装板平面平行且两组导轨位置、尺寸相匹配，第二偏心件的安装板高度略小于第一偏心件安装板高度，使第二偏心件能插入第一偏心件中且槽状第二导轨与脊状第一导轨卡合。为提高装置的牢固性，偏心件和导轨设计成一体结构，即所述第一偏心件、第二偏心件的安装板、托板和撑板为一体结构。第一导轨与第一偏心件、第二导轨与第二偏心件为一体结构。用于带动发电机和风轮移动的传动机构可以是蜗轮蜗杆传动机构，也可以是齿轮传动机构，在此采用齿轮传动机构。为此，所述第二偏心件底部设有齿轮槽，第一偏心件在与齿轮槽相对应的位置开有条形孔。所述传动机构为齿轮传动机构，包括主动齿轮、传动轴及传动轴两端的第一从动齿轮和第二从动齿轮，主动齿轮安装在驱动电机输出轴上，第一从动齿轮与主动齿轮啮合，第二从动齿轮与第二偏心件上的齿轮槽啮合连接。通过第二从动齿轮和第二偏心件上齿轮槽的啮合，可以在第二从动齿轮转动时，带动第二偏心件移动，因此实现发电机和风轮的移动。优选的，所述的驱动电机为伺服电机。进一步，第一偏心件和第二偏心件的安装板上均设有预留孔，这种结构设置既可以节省材料，减轻装置重量，还可以为控制侧偏动作保留路径。本专利技术通过在发电机和驱动器机壳间设置侧偏机构和驱动机构，能在风力机输出功率超出设定值时控制驱动机构动作，使发电机和风轮横向移动产生偏心距，在来流风作用下风轮发生侧偏，使风轮迎风面积减小，从而减小输出功率。本专利技术具有以下优点：无需尾翼预偏角，对风性能好；无斜角链机构，风轮侧偏角度和尾翼偏转角度一致；偏心距主动调节，工作可靠性高；能根据用电负荷的变化进行功率调节。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是本专利技术侧偏驱动机构与侧偏机构连接结构示意图；图3是侧偏驱动机构的控制原理图；图4是侧偏机构主视图；图5是本专利技术实施例1中第一偏心件的主视图；图6是本专利技术实施例1中第一偏心件的左视图；图7是本专利技术实施例1中第一偏心件的俯视图；图8是本专利技术实施例1中第二偏心件的主视图；图9是本专利技术实施例1中第二偏心件的左视图；图10是本专利技术实施例1中第二偏心件的仰视图；图11是本专利技术实施例2中第一偏心件的主视图；图12是本专利技术实施例2中第一偏心件的左视图；图13是本专利技术实施例2中第一偏心件的俯视图；图14是本专利技术实施例2中第二偏心件的主本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动调节偏心距式风力机功率调节装置，所述风力机包括与风轮(1)连接的发电机(2)及与塔架(6)连接的驱动器机壳(3)，驱动器机壳(3)内设有风力机主控制器(4)；其特征在于：发电机和驱动器机壳之间设有侧偏机构；所述侧偏机构包括第一偏心件(7)和第二偏心件(8)，第一偏心件(7)与驱动器机壳(3)固定连接，第二偏心件(7)与发电机(2)固定连接，第一偏心件(7)和第二偏心件(8)上分别设有横向的第一导轨和第二导轨，第一偏心件和第二偏心件通过形状相匹配的第一导轨和第二导轨滑动连接；还包括侧偏驱动机构，所述侧偏驱动机构包括位于驱动器机壳内的驱动电机(10)、侧偏控制器(24)及用于连接驱动电机和侧偏机构的传动机构，侧偏控制器(24)输入端与风力机主控制器(4)连接，用于接收风力机输出功率信号，其输出端与驱动电机(10)控制端连接，驱动电机(10)通过传动机构与第二偏心件(8)连接，用于带动第二偏心件沿两导轨方向往复移动。

【技术特征摘要】
1.一种主动调节偏心距式风力机功率调节装置，所述风力机包括与风轮(1)连接的发电机(2)及与塔架(6)连接的驱动器机壳(3)，驱动器机壳(3)内设有风力机主控制器(4)；其特征在于：发电机和驱动器机壳之间设有侧偏机构；所述侧偏机构包括第一偏心件(7)和第二偏心件(8)，第一偏心件(7)与驱动器机壳(3)固定连接，第二偏心件(7)与发电机(2)固定连接，第一偏心件(7)和第二偏心件(8)上分别设有横向的第一导轨和第二导轨，第一偏心件和第二偏心件通过形状相匹配的第一导轨和第二导轨滑动连接；还包括侧偏驱动机构，所述侧偏驱动机构包括位于驱动器机壳内的驱动电机(10)、侧偏控制器(24)及用于连接驱动电机和侧偏机构的传动机构，侧偏控制器(24)输入端与风力机主控制器(4)连接，用于接收风力机输出功率信号，其输出端与驱动电机(10)控制端连接，驱动电机(10)通过传动机构与第二偏心件(8)连接，用于带动第二偏心件沿两导轨方向往复移动。2.根据权利要求1所述的主动调节偏心距式风力机功率调节装置，其特征在于：所述第一偏心件(7)和第二偏心件(8)均包括安装板(16、26)及与安装板上下边缘垂直连接的托板(15、25)和撑板(17、27)，第一偏心件托板(15)和撑板(17)内侧均设有槽状第一导轨(14)，第二偏心件托板(25)和撑板(27)外侧均设有脊状第二导轨(20)，槽状第一导轨、脊状第二导轨均与安装板平面平行且两组导轨位置、尺寸相匹配，第二偏心件的安装板(26)高度略小于第一偏心件安装板(16)高度，使第二偏心件能插入第一偏心件中且脊状第二导轨与槽状第一导轨卡合。3.根据权利要求1所述的主动调节偏心距式风力机功率调节装置，其特征在于：所述第一偏心件(7)和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：包道日娜，李常春，尚伟，刘志璋，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15