[发明专利]一种风力发电设备

说明书

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电设备。

背景技术

近年来，为了达到节能减碳与能源自主的目标，可再生能源的运用已成为备受关注的焦点，而风力发电也是其中之一。以风力资源的含量进行比较，海上风力资源较丰富，反之陆域风力资源较少，且使用限制条件较多，因此许多拥有海岸线的工业化国家已大力投入离岸风能的开发，除了在离岸建造大型风力发电机之外，也持续针对大型风力发电机进行改良研究。

大型风力发电机的运转有两种主要的控制手段，分别为调整发电机的转速以及调整叶片角度。前者用以在额定风速以下对风能进行最佳功率追踪，后者用以在额定风速以上对风能进行功率限制。另外，叶片角度的调节方式包括被动失速、主动失速以及变桨调节等方式，其中变桨调节的控制方式可依据风速来调整叶片桨距，且搭配变速发电机所组合而成的风力控制系统具有最高的可控性，因此已普遍应用在大型风力发电机中，而此类风力发电机又可称为可变速可变桨距风力发电机。

目前，风电机组自动变桨系统大体可分为三种，即液压变桨系统、电动变桨系统和离心式被动变桨系统，其中液压变桨系统因其易漏油，控制器昂贵，液压油受温度影响大，需要定期换油和过滤器等诸多缺陷，目前市场中已经很少使用，电动变桨系统与液压变桨系统相比具有一定优点，目前占据主要市场，但因其造价太高，过于复杂，对元器件要求极为苛刻，而且怕雷电，需要经常维护等，所以它也不是完美的方案，之所以占据主要市场也是风电行业无奈之举，而离心式被动变桨系统因其自身构造原因，只能用在中小型风电机中，且表现不太理想。

鉴于此，提出一种风力发电设备本发明所要研究的课题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种风力发电设备，旨在提高风力发电机的风能转换效率，解决现有技术的风能转换率低、可靠性差等等问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种风力发电设备，包括至少一风力发电机、一负载模块、一控制器模块、一能量转换模块、一刹车模块以及一判定模块；

所述风力发电机包括一风轮和一发电机，所述发电机通过风轮驱动，所述风轮受外部自然风力的推动，以驱动发电机运转而产生机械能；所述负载模块与控制器模块连接；所述控制器模块包括正常运行控制模块、阵风控制模块、最佳运行控制模块、以及安全保护控制模块，所述控制器模块根据风力发电机的转速、输出功率、提取电流、以及自然风力的强度决定风力发电机的工作模式以及根据判定模块判定的结果控制刹车模块给风力发电机刹车；所述能量转换模块用于将产生的机械能转换成电能；

所述刹车模块与风力发电机和控制器模块连接，用以接收该控制器模块所分配的电能，以调节该风力发电机传送给该负载模块的电能；所述判定模块根据电力输出参数的大小触发刹车模块对风力发电机执行刹车动作以及释放刹车动作，所述输出参数包括风力发电机的工作电流和工作电压；当且仅当风力发电机的工作电压大于一临界电压，并且风力发电机的工作电流大于一临界电流时，则发送触发刹车信号给控制器模块，控制器模块在接收到该刹车信号后发送指令给刹车模块以控制刹车模块刹车。

作为本发明的进一步改进，所述风轮采用涡轮式叶轮或者双螺旋式叶轮。

作为本发明的进一步改进，所述风力发电机为水平轴式风力发电机。

作为本发明的进一步改进，所述风力发电设备还包括一转速感测模块，设置于风轮中，用以感测该风轮的转速。

作为本发明的进一步改进，所述转速感测模块还包括一转角感测器，该转角感测器包括一编码器。

作为本发明的进一步改进，所述发电机包括一交流发电器和一直流发电器，所述直流发电器与交流发电器同轴设置；所述交流发电器发出的交流电输送至电网，所述直流发电器发出的直流电中至少一部分直流电转换为交流电并输送至所述电网。

作为本发明的进一步改进，所述直流发电器采用直流电励磁或者采用永磁体与直流电励磁的混合励磁；所述交流发电器采用永磁同步交流发电器。

作为本发明的进一步改进，所述风力发电机还包括一叶轮角度调整驱动模块，与所述控制器模块连接，用于调整叶轮角度。

作为本发明的进一步改进，所述风力发电机还包括一塔架、一导风罩以及一盖体，所述塔架设在导风罩的中空部内，所述盖体盖合在导风罩的顶部，所述盖体外部还设有一测风仪，用于测量外部自然风力。

作为本发明的进一步改进，所述导风罩以及盖体上均开设有导风槽，导风槽由多段导风片构成，且每个导风片与其相邻的导风片相比导风槽的转角角度大于或等于10度且小于或等于45度。