[发明专利]主动变浆风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种主动变浆风力发电机。

背景技术

风能作来可再生、绿色环保能源，是我国目前发展的主要新能源之一。在风力发电中，由于自然界的风速不稳定，为了提高风能的利用率，多叶片的大中型风力发电机一般采用电动变浆距的控制技术。

风力发电机（以下简称风机）的变桨系统的所有部件都安装在轮毂上。风机正常运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速，进而控制风机的输出功率，并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机。       风机的叶片（根部）通过变桨轴承与轮毂相连，每个叶片都要有自己的相对独立的电控同步的变桨驱动系统。变桨驱动系统通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动。       风机正常运行期间，当风速超过机组额定风速时（风速在12m/s到25m/s之间时），为了控制功率输出变桨角度限定在0度到30度之间（变桨角度根据风速的变化进行自动调整），通过控制叶片的角度使风轮的转速保持恒定。任何情况引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置（执行紧急顺桨命令时叶片会顺桨到91度限位位置）。

变桨系统有时需要由备用电池供电进行变桨操作（比如变桨系统的主电源供电失效后），因此变桨系统必须配备备用电池以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机（叶片顺桨到91度限位位置）。此外还需要一个冗余限位开关（用于95度限位），在主限位开关（用于91度限位）失效时确保变桨电机的安全制动。

每个变桨驱动系统都配有一个绝对值编码器安装在电机的非驱动端（电机尾部），还配有一个冗余的绝对值编码器安装在叶片根部变桨轴承内齿旁，它通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动记录变桨角度。       风机主控接收所有编码器的信号，而变桨系统只应用电机尾部编码器的信号，只有当电机尾部编码器失效时风机主控才会控制变桨系统应用冗余编码器的信号。  

对于多叶片的大中型风力发电机，一般采用电动变浆距的控制技术遇大风甚至台风时，轴端带外齿轮的变浆伺服电机直接驱动叶片变浆轴承的内齿轮来调整叶片的浆距角，通过安装在伺服电机上的测量浆距角的编码器及变浆控制系统来控制叶片的浆距角，从而达到发电功率稳定输出或停机；电动变浆的控制系统机构中的执行驱动源一般是变浆伺服电机，通常也是安装在机头轮毂上，使机头轮毂体积很大、机头部位重量很重，叶轮的转动惯量很大，对风力发电机的机械强度影响很大；电动变浆控制系统机构复杂，其制造、安装难度大，故障多，成本较高。

小型风力发电机一般采用叶片失速控制技术或偏航控制技术或重力锤被动变浆控制技术来提高风机的安全性，由于受恶劣天气环境影响，存在发电功率控制不稳定、发电效率低、安全性较差、风机寿命较短等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主动变浆风力，发电机结构简单、成本低、稳定性好。

为了达到上述目的，本发明提供一种主动变浆风力发电机，包括叶片、轴承、机头轮毂、发电机组、机壳、变浆控制系统、电位计，所述的叶片与轴承相连接并安装在机头轮毂上，机头轮毂安装在发电机主轴上，由变浆控制系统控制主动变浆机构驱动叶片转动，所述的主动变浆机构包括与叶片连接的轴承和曲柄、联动杆、联动盘、减震弹簧、带自锁的电动推杆和电位计，所述的电位计的输出信号通过滑环与变浆控制系统连接，电动推杆作为主动变浆机构的执行驱动源安装在发电机组上，发电机组安装在机壳上；电位计安装在电动推杆上；滑环安装在回转法兰上，回转法兰通过回转轴承安装在机壳上；由曲柄、与曲柄连接的联动杆、与联动杆连接的联动盘构成联动机构，联动盘滑动安装在设有主轴中心孔的发电机主轴上，联动盘与穿过电机主轴中心孔的电动推杆连接，联动盘与机头轮毂之间设减震弹簧。本发明的叶片装有轴承，使叶片能转动，变浆控制系统控制主动变浆机构动作来驱动叶片转动，从而实现变浆。联动机构固定在机头轮毂上，而电动推杆作为主动变浆机构的执行驱动源安装相对叶片的发电机组一侧，减小了机头的体积和重量，叶轮的转动惯量减小，对风力发电机的机械强度影响减低；使发电机结构简单、成本低、稳定性好。

在上述方案基础上，所述的电动推杆包括与之连接的变浆推杆、推力轴承、档圈和导杆，所述的变浆推杆分别与联动盘、电动推杆连接、并从发电机主轴中心孔穿过；所述的推力轴承安装在变浆推杆和电动推杆上的导杆及档圈上，其中，档圈与导杆连接。