[发明专利]一种多层分流式垂直轴风机液压定速发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层分流式垂直轴风机液压定速发电系统。

背景技术

风能作为可再生能源的一种，在中国的储藏量相当丰富。根据国家气象局 的资料，中国离地10米高的风能资源总储量约32.26亿千瓦，其中可开发和利 用的陆地上风能储量有2.53亿千瓦，50米高度的风能资源比10米高度多一倍， 为5亿多千瓦。随着人们对风力发电认识的日渐提高和风力发电技术的不断成 熟，其应用领域也越来越广泛。

目前的垂直轴风力机虽然能接收来自任何方向的风，具有无增速齿轮箱， 及发电机能安装在地面上，维修方便等特点而逐步被重视。但目前垂直轴风力 机的效率较低，自动启动能力差，速度控制困难。另外，独立运行的风力发电 系统所发出的电，其电压和频率是一直在变化的非标准交流电，而且风能是随 机波动的，不可能与负载的需求相匹配，需要用储能装置来储存这些风电，储 存装置所储存的电能为直流电，但目前绝大多数用电器和动力机械均需标准交 流电，因此，风电系统中均设计有能实现直流转换成交流、且复杂昂贵的逆变 器。另外，现有的普通垂直轴风力发电机大都采用了直驱永磁发电机，永磁发 电机随着其功率的增加，成本也会急剧增大。以上这些不足限制了垂直轴风力 机的规模化应用。

目前已有实用新型专利：《一种具有自动调速装置的风力发电设备》CN 201943897U，该专利公开了一种具有自动调速装置的风力发电设备，通过自动 调速装置(变量泵单元)使风力发电设备的叶轮输出到发电机的转速可以稳定调 节，驱动发电机相对恒速运转，而不需要通过变流设备就能够得到频率恒定而 且与电网频率一致的电流。它是通过叶轮带动增速齿轮箱增速后，传到变量泵 单元，泵带动定量液压马达旋转，从而使发电机发电。同时通常测速单元检测 发电机的转速，再反馈到控制单元，控制单元控制电液比例变量机构改变通过 泵的流量，达到控制转速稳定的目的。上述专利虽然能改变泵的转速，但由于 它配置的是单一的发电机，只能在一种状态下发电，当大于或等于额定风速时 没有问题；但当低于额定风速时，由于流量不足，无法提供发电机需要的扭矩， 所以只好停机，因此有很大一部分风能被浪费，风能利用率低。另外，它使用 了增速齿轮箱，由于齿轮的机械效率，将会造成系统的能量损失。同时由于使 用了水平轴风轮，所有很难布置多层，不能向高空发展，充分利用风速越高越 稳定的有利条件无法实现；另外，现有的普通垂直轴风力发电机大都采用了直 驱永磁发电机，如果要并网运行，还需要相应的控制器及逆变器，而在目前来 看，直驱永磁发电机的成本是阻碍其大型化、商业化的直接原因。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，使用、安装方便，操作简 单，多层分流有序启动，高利用效率，协调有序控制，控制简单，风能利用率 高，风轮自启动效果好，具有安全可靠作用的多层分流式垂直轴风机液压定速 发电系统。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种多层分流式垂直轴风机液压定速发电系统，包括风机部分、液压部分、 发电部分和控制部分，所述风机部分和液压部分连接，所述液压部分和发电部 分连接，所述控制部分分别和风机部分、液压部分、发电部分连接。

作为优选的技术方案，所述风机部分由垂直轴风轮、风轮法兰、风轮轴承 座、风轮轴承盖、轴承、联轴器、联轴器法兰、液压泵法兰、液压泵安装板、 安装底板和多层塔架组成，所述联轴器安装在垂直轴风轮的轴上，所述风轮轴 承座、风轮轴承盖、轴承相互连接，所述垂直轴风轮安装在风轮法兰上，所述 风轮法兰安装在联轴器法兰上，所述联轴器法兰安装在液压泵法兰上，所述液 压泵法兰安装在多层塔架上，所述多层塔架固定在水泥柱上。

作为优选的技术方案，所述液压部分由变量液压马达、辅助油箱、过滤器、 蓄能器、溢流阀、电磁开关阀和高速定量马达组成，所述联轴器前端与高速定 量马达相连，所述辅助油箱和过滤器连接，所述蓄能器和溢流阀连接，所述电 磁开关阀和高速定量马达连接。

作为优选的技术方案，所述发电部分由同步发电机和联轴器组成，所述联 轴器与同步发电机相连。