[发明专利]高空塔架嵌入式立式风力发电系统

权利要求书

1.一种高空塔架嵌入式立式风力发电系统，其特征在于包括高空塔架、GPS授时发电机励磁并网控制系统与立式风力发电系统；所述立式风力发电系统安装在高空塔架上，所述GPS授时发电机励磁并网控制系统采用GPS授时控制所述立式风力发电系统，实现发电机与电网在同步同频率同相位过零点时并网与切除，实现对电网无冲击；其中：

所述立式风力发电系统安装在高空塔架上，其安装方式为以下中的任一种：

第一，所述立式风力发电系统的框架安装在高空塔架的内部，利用高空塔架的立柱与横梁，把风力发电机的框架与横梁连接固定在一起；

第二，所述立式风力发电系统的框架作为所述塔架的一段嵌入到高空塔架中,利用高空塔架的立柱与横梁，把风力发电机的框架与横梁连接固定在一起，把高空塔架与风力发电机框架连接固定为一个整体；

第三，所述高空塔架直接作为所述立式风力发电系统的框架,利用高空塔架的框架与横梁作为风力发电机的框架与横梁，把风力发电机的机轴横梁安装在高空塔架的横梁上。

2.如权利要求1所述的高空塔架嵌入式立式风力发电系统，其特征在于：所述GPS授时定时励磁并网控制系统包括卫星授时信号接受装置、发电机输出频率相位励磁控制装置、智能并网控制装置；其中：卫星授时信号接受装置接收卫星授时信号，由卫星授时信号控制发电机的励磁系统，并通过发电机输出频率相位励磁控制装置控制调节发电机输出电压与电流的输出频率相位，使风力发电机的输出频率相位与电网电压相一致；同时卫星授时信号控制智能并网控制装置，在发电机输出电压与电网一致时实现并网或使发电机与电网同时过零点时并网，使发电机并网与切除时对电网无冲击；由于大部分信号发射塔地处边远与高山之上远离电网，利用GPS授时时标信号，作为发电机励磁控制的频率与相位的同步时标信号，使风力发电机输出电压的频率与相位与电网信号高度统一，由此保持信号发射塔供电源与电网同步一致。

3.如权利要求2所述的高空塔架嵌入式立式风力发电系统，其特征在于：所述卫星授时信号接受装置接收卫星授时信号，分别控制集风保护系统与发电机励磁系统，即：控制集风板张开角度调节风力发电机进风量、调节发电机转速与发电机输出电压波形的幅值频率与相位；同时控制立式风力发电系统中整流蓄电稳压电源与逆变交流供电系统，使逆变交流供电系统与电网同步。

4.如权利要求1-3所述的高空塔架嵌入式立式风力发电系统，其特征在于：所述立式风力发电系统包含风动力系统和集风与保护系统，所述风动力系统采用箱体框架结构，所述集风与保护系统为风洞式的箱式集风系统。

5.如权利要求4所述的高空塔架嵌入式立式风力发电系统，其特征在于：所述风动力系统包括风叶机轴与风叶系统；所述风叶系统包括风叶框、风叶叶体、折射导风板、固定支架以及风叶与机轴法兰盘，风叶框与风叶叶体内部钢带网焊接在一起构成风叶骨架，风叶骨架外部覆有光滑的碳纤维或玻璃钢，或者利用铝合金板与型材制成风叶整体，折射导风板与风叶框成60度角固定在风叶框上，折射导风板中部利用固定支架连接固定，每个风叶之间成120度角由机轴法兰盘连接固定在风叶机轴上，所述风叶机轴上沿轴向连接固定多层风叶。

6.如权利要求4或5所述的高空塔架嵌入式立式风力发电系统，其特征在于：所述集风与保护系统包含集风板与驱动电机或液压驱动系统，集风板通过支臂与滑道与风机框架连接与驱动，驱动集风板张开与闭合；集风板张开为集风状态，闭合为保护状态，调节集风板张开的角度，可以调节风动力机的进风量与增速器发电机的转速。

7.如权利要求5所述的高空塔架嵌入式立式风力发电系统，其特征在于：所述风叶机轴采用多段组合式机轴，包括上轴端、上轴管、上轴连接盘、中轴管、法兰盘、轴心定位销、下轴连接盘、下轴管、下轴端，所述下轴端与下轴管以及所述上轴端与上轴管均采用强配合焊接连接，下轴管与中轴管及上轴管通过法兰盘连接，风叶机轴整体采用轴定位销中心定位。

8.如权利要求1-3任一项所述的高空塔架嵌入式立式风力发电系统，其特征在于：所述立式风力发电系统，其中立式发电机采用多绕组变极异步发电机组，或采用直流发电机，或采用永磁式发电机，或采用同步发电机。

9.如权利要求8所述的高空塔架嵌入式立式风力发电系统，其特征在于：所述多绕组变极异步发电机组结构，其接线方式为2绕组异步变极方式、3绕组异步变极方式及多绕组异步变极方式，通过调整绕组的组合来改变发电机极对数，以适应风速与发电机的配合。