[发明专利]一种多转子导风管风力发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种多转子导风管风力发电装置。

背景技术

传统的风力发电机，通过叶轮迎风在受扁压下转动发电，经实验证明，叶轮最高效率是在转速为20～30rpm(revolution per minute，转/分钟)；转速过低时风能效率不好，若转速过高则叶轮会变成一幅挡风墙，风能效果反会下降。现有技术的大型商业风力发电机(1MW以上)叶轮转速每分钟平均在10转运作，部分更低至每分钟8转以下，以匹配齿轮增速比与发电机的极数；以恒稳叶轮转速下产生准确的50Hz或60Hz交流电以能电网。

若叶轮以15rpm的转速运转，配合使用4极发电机(generator)在转速1800rpm的情况下可产生60Hz的交流电；齿轮增速比G为120(1800/15)。假设发电机转速为rpm_generator，极数为n，频率为f(单位Hz)，齿轮增速比为120，则具有下述关系式：f=nrpm120]]>或rpmgenerator=120×fn.]]>

若采用160极发电机，在其它相同情况下，发电机转速可下降至45rpm，即齿轮增速比G＝3。如此类推，若叶轮运转18rpm配置400极发电机可产生60Hz的交流电。按上述方程式计算，若电机转速同为18rpm，齿轮增速比这表示叶轮在转速18rpm下不需使用齿轮增速也可直接驱使发电机运作发电，这就是直驱式风力发电机的特性。

直驱式发电机虽可减省增速齿轮组，但在价格和重量方面比其它类型发电机机增加了几十个百分比，优点是减省了频繁设备维护。配备n＝400极的直驱式发电机需配有超大直径外壳(直径几乎与机舱一样大)，制造工艺需要非常精密的机械误差，以达到转子与定子之间空隙尽少，即磁隙最少；直驱式发电机在价格和重量方面比其它类型发电机分别多约30％和25％；成本昂贵，宜应用于功率3.5～10MW建立在海上的大型风力发电机上。

齿轮组是风机组最弱环节，机械耗损和能耗最大；大型风机启动发电的最低风速是4米/秒，额定发电风速在12米/秒至25米/秒，强风停机风速为25米/秒；说明风速4米/秒以下的风能全耗损在系统阻力上。系统阻力源于齿轮箱，轴承，发电机和叶轮风阻；现有技术的风力发电机叶轮需控制在恒稳和慢转速下以产生准确交流电频率输出联网和降低能耗，因为：风能耗等于系统阻力与叶轮转速的乘积。

据风洞测试报告，叶轮最佳转速在每分钟20至30转之间，但现有技术的商业风力发电机叶轮转速在制动器控制下只能在每分钟平均10转下工作，有些甚至在低于每分钟8转下工作。

一般风机工作寿命为25年，据美国风力发电机设备保险维修条款规定每五年需更换整套齿轮组；齿轮组可占风机成本13％，故障率约占5％，但一旦需维修时费用比维修其它组件往往是最高昂的，停机期间损失不计算在内。系统机械阻力大、高能耗、昂贵的建立成本和高昂且频繁的维护和操作费是现有技术的风力发电机普遍存在的缺点和亟待突破的技术瓶颈。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种多转子导风管风力发电装置，以解决上述背景技术中提到的传统风力发电机存在的技术问题。

本发明提供以下技术方案：

一种多转子导风管风力发电装置，包括塔筒、机舱、叶轮、叶轮轴心、桨叶、导风管风力发电模块、转轴、轴承、制动器、电控系统、滑动控制系统以及电力输出系统；其中，所述导风管风力发电模块包括进风口、发电机、发电机叶轮、进风导管、排风口、导风管和可调进风叶瓣；多个所述导风管风力发电模块可各自在所述桨叶上依靠滑动器滑动，且所述滑动器悬挂于所述桨叶的背风面上，使得所述导风管风力发电模块通过所述叶轮移动时迎风吸入进风，以驱动所述发电机叶轮转动而发电。