[发明专利]多发生器风轮机及操作方法

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及一种风轮机及其操作方法，其中风轮机具有可变速转子和多个 发生器，由控制装置控制该风轮机以在较高速度时增加更多的发生器并在较低 速度时关闭发生器。

现有技术的描述

已知有尽管通过变速箱改变风速，但转子速度仍保持基本上恒定的风轮 机。但是，变速箱价格昂贵且已知会过早失效，由此致使在更换或修理变速箱 时风轮机停机。几种现有的风轮机具有叶片上的制动系统，从而尽管风况变化 都可保持叶片的速度基本上恒定。但是，制动系统通常会磨损并需要更换。此 外，由于要消耗能量来运行制动系统以保持速度恒定，所以制动系统可能是运 行风轮机的低效方式。还已知将偏转控制器和螺距控制器用在风轮机上来辅助 以基本上恒定的速度来运行风轮机。以基本上恒定速度运行现有涡轮的目的是 能够在风轮机的输出处产生其频率使输出电力能够传输到电网的交流电流。

发明内容

本发明的目的是提供一种风轮机驱动系统，该系统管理通过该机构传输的 扭矩，使得不会达到高于设计水平的扭矩和高于设计水平的扭矩变化率。本发 明的另一目的是提供一种风轮机，其具有可变速转子和多个发生器，具有控制 装置以响应于通过监测与风轮机相关的各种参数来确定的风速和风向的变化 启用和停用各发生器。本发明的又一目的是控制风轮机的螺距和偏转以及多个 发生器，多个发生器能够产生宽范围的电力，具有能够通过在扭矩超过预定值 时使部件之间滑动以避免扭矩峰值的摩擦联接机械驱动部件。本发明的又一目 的是在极端天气条件下通过使用制动系统控制风轮机的速度来关闭风轮机。

一种风轮机包括安装在转子上的多个叶片，转子具有可转动轴，可转动轴 具有从其向外延伸的驱动轮。当叶片转动时，驱动轮随着轴和转子转动，转子 具有宽的速度范围。多个轮与驱动轮连续可转动接触，各轮连接成驱动多个发 生器以产生能量。风轮机具有用于控制叶片速度的各种装置，包括选自螺距、 偏转和制动器构成的组中的至少两个。控制装置连接成基于叶片的速度在零个 发生器至所有发生器之间控制产生能量的发生器的数量，同时控制螺距、偏转 和制动器中的至少两个并监测与叶片速度相关的参数。

一种风轮机包括安装在转子上的多个叶片，转子具有可转动轴，可转动轴 具有从其向外延伸的驱动轮。当叶片转动时，驱动轮随着轴和转子转动，转子 具有宽的速度范围。多个轮与驱动轮连续可转动接触。各轮连接成驱动多个发 生器以产生电。风轮机不具有变速箱且变速运行以从各发生器产生可与电网同 步的电力。

一种运行风轮机的方法使用安装到毂上以形成转子的多个叶片。转子安装 在轴上，轴上具有驱动轮。多个轮与驱动轮可转动接触，各轮连接成驱动多个 发生器以产生电。风轮机具有用于控制转子速度的各种装置，包括选自螺距控 制器、偏转控制器和制动器构成的组中的至少两个。控制装置连接成基于转子 的速度控制发电的发生器的数量。该方法包括将控制装置编程成监测风速、风 向、转子速度、偏转方向、制动器和螺距之一、发生器的数量、当前发电的发 生器的数量和转子轴的扭矩。开始启动，当在预定最短时段内的平均风速在 运行范围内时控制装置松开转子以进行加速。当转子达到所要求的最小速度 时，控制装置对第一发生器施加负载，当转子轴的扭矩乘以发生器的总数除以 启用发生器的数量大于用于分阶段引入添加的发生器的预定最小扭矩时，控制 装置分阶段引入不同的发生器。当转子轴的扭矩乘以发生器的总数除以启用发 生器的数量小于用于分阶段停用一个发生器所需要的预定最小扭矩时，控制装 置分阶段停用一个发生器。控制装置根据转子轴的扭矩和发电的发生器的数量 根据需要分阶段引入和停用各发生器。当转子轴的扭矩在运行一个发生器的预 定最小值以下时，控制装置分阶段停用最后的启用发生器并停止转子和各发生 器。当预定时间内平均风速大于最大预定风速时，控制装置停止转子并分阶段 停用所有发生器，当风速增加到运行范围内时，控制装置对添加的发生器施加 负载，且在风速减小到运行范围内时从添加的发生器去除负载。控制装置在从 需要运行一个发生器所需要的最小转子速度至运行所有发生器所需要的最大 转子速度的宽范围内运行轮机以产生能量。