[发明专利]动力智能分配的风力发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，同时涉及“自带传感器的机电设备”和“一种共轴弹性传动付”的和专利技术的应用。 

“自带转矩传感器的机电设备”是国家专利局中的申请号为：201220489310.0(已授权)和201210357726.1的专利技术。“一种共轴弹性传动付”是国家专利局中的申请号为：201210343959.6、201220473048.0(已授权)的专利技术。 

背景技术

风能作为可再生的能源已经得到人们普遍的重视。由于自然界的风能极其不稳定(主要是风速不稳定)，使得人们难以充分并且高效率地利用风能。即便目前的机电制造技术和控制技术均已经达到相当的高度，但是人们仍然在孜孜不倦地追求更高效率地利用风能。 

本发明的目的在于提出一种新颖的、易于调控且利用风能效率更高的“动力智能分配的风力发电机组”。 

发明内容

本发明所述的“动力智能分配的风力发电机组”(以下简称“本机组”)包括： 

一行星齿轮系统 

若干转矩传感器 

若干独立的发电机 

两个制动器和若干离合器 

一测量和控制电路 

其特征是： 

本机组包括两台或两台以上的独立的发电机，并且采用行星齿轮系统配合制动器和离合器作为动力分配装置。 

本机组是一个“自带转矩传感器的机电设备”，其转矩传感器安置在动力的输入端和动力 的输出端或者其中的一端。 

本机组的若干传感器中，其中的一个置于低速轴，并采用以共轴弹性传动副为基础的转矩传感器，其低速轴为主动副，行星架为被动副。其它传感器包括风向风速传感器、发电机功率传感器、浆距位置传感器，也包括单独的转速传感器等。若本机组只作简单的程序控制，则可以不设置转矩传感器(以转速传感器替代)。 

本机组行星齿轮系统的主动轮是连接低速轴的行星架，连接主发电机的是被动轮，连接辅助发电机的是辅助轮；被动轮可以连接多台主发电机，辅助轮可以连接多个辅助发电机。主发电机的标称功率大于辅助发电机。 

本机组的两个制动器和若干离合器中，两个制动器分别用于制动行星齿轮系统的被动轮和辅助轮(可以通过制动主发电机的轴来制动被动轮，通过制动辅助发电机的轴来制动辅助轮)，本机组运行时两个制动器不得同时制动；若干离合器主要用于多台主发电机和多台辅助发电机的控制，当主发电机和辅助发电机都只有一台时，不配置离合器。 

本机组的测量和控制电路根据若干传感器的数据智能控制两个制动器、若干离合器已以及浆距的状态，实现智能分配风叶轴(低速轴)的动力，使风力发电机组的有效工作风速范围扩展、有效工作时间延长，同时本发明的风力发电机组在大多数时间能够运行在风能利用效率最好的“最佳工作程序状态”。 

本机组的最佳工作程序状态是本发明工作在：①极低风速(微风)工作状态，即主发电机轴制动、辅助发电机工作、智能调节浆距(风叶角度)提高风叶轴的转速；②低风速工作状态，即主发电机轴制动、辅助发电机工作、浆距(风叶角度)固定在风动力效率最佳的角度；③中风速工作状态，即辅助发电机轴制动、主发电机工作、浆距(风叶角度)固定在风动力效率最佳的角度；④高风速(强风)工作状态，即辅助发电机轴与主发电机同时工作、浆距(风叶角度)固定在风动力效率最佳的角度；⑤极高风速(超强风，该风速使最佳风效率的风叶角度产生的风能超过本机组发电机的输出功率总和)工作状态，即辅助发电机与主发电机同时工作、智能调节浆距(风叶角度)降低风叶轴的转速(智能调节风叶角度至该角度风叶在当前风速下产生的风能与本机组发电机的输出总功率匹配)；⑥停止运行(停机)状态，即风叶轴停止转动、两个制动器均处于制动状态；根据风力发电机组类型的不同，本发明可以只工作在其中的一部分状态中。如：没有变浆距机构的风力发电机组，就没有极低风速(微风)工作状态和极高风速(超强风)工作状态的程序设置。 

本机组的测量和控制电路能够根据转矩传感器的数据智能控制多台主发电机和多台辅助发电机的加入顺序和加入数量，以控制机电工作的最佳效率和风能的最大利用效率。 

本机组的测量和控制电路在风力发电机组运行于高风速(强风)工作状态和极高风速(超强风)工作状态时，测量和控制电路能够智能调节辅助发电机的转速或其阻力转矩来调节主发电机的转速和输出功率，以实现精确调节机组工作效率和风能利用效率。 

本发明和现有技术相比具有以下优点：