[发明专利]利用太阳能调速运行的风力机装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种风力机装置。

背景技术

随着风能的不断开发和利用，风力机装置的应用也愈加广泛，同时各种各样的负载对风力机装置的性能要求也越来越高，例如在风力发电场合，为了得到频率恒定的发电机输出电压，要求风力机装置必须在风速变化的情况下，能够提供的稳定的转速。

从目前的技术发展现状来看，变桨距风力机是解决这一问题的主要方法，当风速发生变化或者负载需要变速运行时，变桨距风力机通过调节桨距来改变捕获风能的大小，进而满足负载运行的需求。但是变桨距风力机的使用却存在有以下明显的不足：

(1)变桨距风力机的桨距调节是一个机械过程，调节过程时间长，动态响应速度慢；

(2)为了对转速进行控制和调节，变桨距风力机需要根据负载所需能量的大小，来调节其捕获、转化的风能，在这种情况下，变桨距风力机无法实现对最大风能的转化，降低了风能的利用率。

发明内容

本发明的目的在于提供实现风能和太阳能的互补，进一步提高新能源的开发和利用的利用太阳能调速运行的风力机装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明利用太阳能调速运行的风力机装置，其特征是：包括风力机、调速电机、输出轴、机侧变流器、直流母线、太阳能-电能转化装置、稳压电路、储能装置、充放电电路、网侧变流器、开关，调速电机一端与风力机相连、另一端与输出轴相连，机侧变流器的一端与调速电机的电枢绕组相连、另一端与直流母线相连，太阳能-电能转化装置连接稳压电路的输入端，稳压电路的输出端与直流母线相连，储能装置经过充放电电路连接直流母线，网侧交流器的直流端与直流母线连接在一起，网侧交流器的交流端连接开关，开关还连接电网。

本发明还可以包括：

1、所述的风力机和调速电机之间安装变速箱。

本发明的优势在于：本发明将太阳能、风能和储能装置有机结合，既可以实现输出互补，又可以实现最大太阳能和风能的转化，其响应速度快、动态特性好，有助于提高电网的稳定性。

附图说明

图1为本发明的装置结构图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

实施方式1：

结合图1，本发明提出的利用太阳能调速运行的风力机装置由风力机1、变速箱2、调速电机3、输出轴4、机侧变流器5、直流母线6、太阳能-电能转化装置7、稳压电路8、储能装置9、充放电电路10、网侧变流器11、开关12等部分构成，具体结构如图1所示。风力机1的输出轴与变速箱2的输入连接在一起；调速电机3的轴向两侧都有轴引出，一端与变速箱2的输出连接在一起，另一端与输出轴4连接；输出轴4的一端与调速电机3连接，另一端用于与风力机装置的负载连接；调速电机3的电枢绕组与机侧变流器5的一侧端口连接在一起；机侧变流器5的另一侧直流端口与接至直流母线6；太阳能-电能转化装置7的输出接至稳压电路8的输入端；稳压电路8的输出端与直流母线6连接；储能装置9经过充放电电路10接至直流母线6；网侧变流器11的直流端与直流母线6连接在一起，其交流端接至开关12；开关12的一侧与网侧变流器11的交流端连接，另一侧接至电网。

工作原理

风力机1始终运行于最大风能捕捉的工况，根据风力机1输出的机械转矩Tm(折算到变速箱2的输出轴侧)和与输出轴4连接在一起的负载所需要的负载转矩TL之间的大小关系，本发明提出的利用太阳能发电调速的风力机装置可运行在以下几种工作模式下：

(1)工作模式一。该工作模式适用于风力机1输出的机械转矩Tm等于负载所需要的负载转矩TL，即风力机1捕获的风能满足负载所需能量的情况。在该工作模式下，机侧变流器5处于截止状态，调速电机3的电枢绕组开路，调速电机3轴上输出的电磁转矩Te为零；风力机1通过变速箱2和输出轴4带动负载转动，风力机1捕获的风能全部提供给负载；此时太阳能-电能转化装置7转化的电能通过稳压电路8送至直流母线6，再由储能装置9通过充放电电路10予以吸收。在该工作模式的运行过程中，可以加入附加工作模式(参见第(4)项)。