[发明专利]一种中小型风力发电机

说明书

技术领域

本发明属于风力发电机，主要是对风力发电机作了改进，具有单一风力发电、离网发电、并网发电功能。

背景技术

目前中小型风力发电机有二种形式：一种是离网式，一种是并网式。离网式风力发电机组是由风叶轮、发电机、尾翼、支柱、整流控制器、蓄电池和逆变器组成。离网风力发电机发出的电必须全部转化为直流电，全部充入电瓶经逆变器转变成交流电才能使用。这样即成本高、效率低、寿命短。并网式风力发电机组，一种是在离网式风力发电机组的基础上配置一个并网式逆变器。另一种是通过交-直-交式变流器，即把发电机发出的不稳定电压、频率，整流成恒压的直流电。再逆变成恒压、恒频的交流电并入电网中。此二种并网方式除成本高，寿命短外，逆变器输出的交流电多为方波。即便是调制成近似正弦波，也很容易造成谐波污染影响推广。

发明内容

鉴于中小型风力发电机存在着上述问题，本发明研制了一种中小型风力发电机。它可以利用在风速变化的状态下能发出恒定电压、恒定频率的三相或单相交流电，并可用于离网时能直接接入交流负载，减少了蓄电池的数量而降低成本；当它用于并网时，不需要蓄电池、逆变器或变流器而直接并入电网，即降低了成本、提高了使用寿命和改善了并网电源的质量。

本发明的技术解决方案是：中小型风力发电机，包括风力机，其风力机的输出轴设置增速器，通过增速器输出端与发电机连接；其中在所述增速器与发电机之间的输出轴上依次安装有转速传感器、恒速器、第一转速传感器；具有一个继电器，该继电器与发电机连接，所述转速传感器、第一转速传感器、恒速器、继电器分别与控制器连接。当风力过大或降低时，均通过两个控制器利用恒速器控制发电机维持在额定转速，或下降到额定转速，继电器断开，转入待机状态。

在本发明中，所涉及的转速传感器、第一转速传感器，包括永久磁铁转子，具有一个与永久磁铁转子相对应的定子铁芯，和设置在定子铁芯上的感应线圈组成。

在本发明中，所涉及的恒速器包括带有励磁线圈的铁芯转子，和安装在铁芯转子一端的输入轴，对应于铁芯转子另一端具有一个电枢，该电枢上安装有输出轴组成。利用恒速器中的转子与电枢为分离或结合状态，维持发电机的转速在额定转速下工作。

在本发明中，所涉及的控制器，包括并网风速控制电路a、额定转速控制电路b、并网脱网控制电路c组成。第一转速传感器F1并联在桥式整流电路的输入端，桥式整流D1——D4输出两端并联电容C1、串接的电阻R1、分压电阻W1，三极管BG1基极接分压电阻W1，三极管BG1集电极与并联的二极管D5正极、继电器J1的一端连接，二极管D5负极、继电器J1的另一端、三极管BG1发射极与桥式整流D1——D4两输出端连接组成并网风速控制电路；火线L与零线N接通220V交流电源，火线L交流电源接继电器J1的常开触点J1-1后，一路接于变压器B的初极与零线N 220V交流电源连接，另一路分别接于光电耦合器BR中的发光管负极、晶闸管T正极，由变压器B的次极1端接于电容C3接于光电耦合器BR中的电阻串联后接于变压器B的3端，电阻R2的一端接于电容C3，另一端接光电耦合器BR中点后连接晶闸管T负极，第一转速传感器F2与二极管D6串联接于分压电阻W2，通过分压电阻W2一路接三极管BG2的基极，由三极管BG2集电极、三极管BG2发射极并联在BR中的发光管两端，则三极管BG2集电极通过连接分压电阻W3后接于二极管D7，分压电阻W2另一路连接电容C2接至第一转速传感器F2、三极管BG2的基极、光电耦合器BR的电路上，火线L与零线N上连接二极管D引出直流电源组成的额定转速控制电路；继电器J2的一端接三相电源A相端，继电器J2的另一端连接继电器J2的常开触点J1-2接B相端，三相电源A、B、C通过继电器J2接于发电机F3组成并网、脱网控制电路。

根据上述应用特点，所涉及的风力发电机包括风力机，其风力机的输出轴设置增速器，通过增速器输出端与发电机连接；其中在所述增速器与发电机之间的输出轴上依次安装有第一转速传感器、恒速器、第一转速传感器；具有一个输出继电器，该输出继电器与发电机连接，所述转速传感器、第一转速传感器、恒速器、继电器分别与控制器连接，所述输出继电器一路连接桥式整流器后接于蓄电池组；继电器另一路中的第一支路接交流负载，第二支路通过连接逆变器后接于蓄电池组。该结构的风力发电机输出的交流电是正弦波交流电，并且是恒电压、恒频率的。所以它可以直接由输出端接入交流负载，同时可用于整流存入蓄电池，经逆变器接入交流负载。优先使用风力发电机发出的电，若无风时使用蓄电池逆变电源。