[发明专利]一种变桨距变速风力发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及发电机，特别是指一种变桨距变速风力发电机组。

背景技术

目前我国并网型风力发电机组主要有两种类型：一种为定桨距定速恒频风力发电机组，它由风轮机、主轴、增速箱、鼠笼式三相异步发电机及控制系统组成。另一种为变桨距变速恒频风力发电机组，它有两种组成形式：第一种：由变桨距装置、风轮机、主轴、增速箱、双馈异步发电机、四象限双向变流器及控制系统组成。第二种：由变桨距装置、风轮机、主轴、永磁同步发电机、全功率单向变流器及控制系统组成。

定桨距定速恒频风力发电机组发电机运行在固定转速同步转速，根据空气动力理论此机组只在某一风速下风轮机运行在最佳叶尖速比，而风速是在很宽范围内变化的，所以风能利用率较低。由于机组不能变速，阵风或强风将对机组传动机构产生较大的冲击载荷，缩短了机组的使用寿命，并引起功率大幅波动。且该机组需从电网吸收无功，破坏了电网电能质量。

现变桨距变速恒频风力发电机组克服了定桨距定速恒频风力发电机组风能利用率低的缺点，但其变桨距装置采用液压方式，存在反应速度慢、液压密封件易损、液压油易渗漏的缺点。另第一种变桨距变速恒频风力发电机组中双馈异步发电机的滑环和碳刷易损、不可靠，四象限双向变流器控制复杂且稳定性差。第二种变桨距变速恒频风力发电机组没有增速箱，永磁同步发电机转速低、体积大、质量重，永磁材料昂贵且随时间的推移产生退磁，电机成本高、寿命短。

上述的变桨距变速恒频风力发电机组，存在液压变桨装置反应速度慢、液压油渗漏，发电机体积大、质量重、可靠性差、成本高、寿命短、控制复杂的缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明在于提供一种变桨距变速风力发电机组，以解决上述变桨距变速恒频风力发电机组，存在液压变桨装置反应速度慢、液压油渗漏，发电机体积大、质量重、可靠性差、成本高、寿命短、控制复杂的缺点。

为解决上述问题，本发明提供一种变桨距变速风力发电机组，包括：采集风能的三桨叶风轮机，所述三桨叶风轮机的轮毂内安装变桨距装置，所述三桨叶风轮机的主轴连接增速箱，所述增速箱通过联轴器与具有同轴励磁机的同步发电机连接，所述变桨距装置、同步发电机连接PLC控制板；

所述PLC控制板包括：

参数状态检测模块，用于接收风速、风向数据、同步发电机转速和输出功率、桨距角数据；

所述参数状态检测模块将接收的数据发送至运行控制器；

所述运行控制器将发电机转速和桨距角数据发送至变桨距控制器，将风速、风向数据、发电机转速和输出功率数据发送至功率控制器；

所述变桨距控制器按照发电机转速运算出相应的桨距角，控制连接的变桨距装置调节桨叶角度；

所述功率控制器按照风速、风向数据、发电机转速和输出功率数据运算出调节的输出功率值，通过连接励磁模块调节同步发电机相应的励磁大小；

所述同步发电机在所述PLC控制板的控制下，将产生的电能通过变频器输送至电网。

优选的，所述PLC主板还包括：

输出开/关控制信号的控制装置驱动模块，所述控制装置驱动模块驱动与所述机架连接的偏航装置；驱动与发电机连接的冷却装置；驱动与齿轮箱连接的润滑冷却装置。

优选的，所述增速箱高速轴端还连接高速轴机械制动器。

优选的，所述增速箱包括：

连接所述主轴连接的行星架，行星架上有3个均布行星轮同时与太阳轮和内齿圈啮合，内齿圈固定在箱体上；行星轮将机械能传递给太阳轮，太阳轮通过花键将机械能传递给二级大齿轮；二级大齿轮与中间齿轮轴啮合，输出大齿轮安装在中间齿轮轴上，输出大齿轮与输出齿轮轴啮合，将机械能通过所述主轴输出至连接高速轴联轴器。

本发明机组采用变桨距控制器与功率控制器相结合①完成了对机组输出功率的优化，使机组运行在最佳状态，获得了最大风能利用率，提高了机组的发电效率，比定桨距定速恒频风力发电机组从风中获取的能量高出20％以上。②可吸收和释放瞬变风能，机组输出功率平滑、稳定、电能质量好、对传动机构载荷冲击小、可向电网输送无功。③带励磁机的同步发电机体积小、重量轻、可靠性高、控制简单。④全硬件交-直-交全功率变频器可靠性高、风机主控制器的循环运行速度快。

附图说明

图1为机组结构图；

图2为轮毂结构图；

图3增速箱结构图；

图4控制系统的结构图；

图5变频器的结构图。

具体实施方式

为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。