[发明专利]一种低风速垂直轴风力发电机及其控制方法

摘要

本发明涉及一种低风速垂直轴风力发电机及其控制方法，属于风电领域。该风力发电机包括：定子、转子、电磁系统、外壳、上端轴承、下端轴承、承重支架、转轴、采风驱动系统、电磁控制系统。所述定子包括定子铁心和三相绕组，与外壳固定；所述转子包括转子铁心、永磁体，位于定子的径向内侧，并与转轴固定；所述电磁系统包括永磁铁和电磁铁，两者上下轴向相对放置；所述采风驱动系统包括横向支架、叶片，横向支架与转轴固定；所述电磁控制系统通过轴向合力设定值与轴向合力实时测量值之差得到电磁铁励磁电流给定值，以此控制旋转阻尼，确保发动机平稳发电。本发明结构简单、控制简便、安装维护方便，风能利用率高，可实现低风速启动及大功率输出。

主权项

1.一种低风速垂直轴风力发电机，其特征在于：包括：定子(1)、转子(2)、电磁系统、外壳(6)、上端轴承(7)、下端轴承(8)、承重支架(9)、转轴(10)、采风驱动系统、电磁控制系统；所述定子(1)包括定子铁心和定子三相绕组，固定安装在外壳(6)上；所述转子(2)为内转子，包括转子铁心、永磁体，位于所述定子(1)的径向内侧，并与所述转轴(10)固定；所述定子(1)和所述转子(2)之间有固定工作气隙；所述电磁系统包括永磁铁(3)、电磁铁(4)，两者上下轴向相对放置，两者之间有固定工作气隙；所述永磁铁(3)为盘式永磁铁，与转轴(10)固定；所述电磁铁(4)由绕组(41)和盘式铁心(42)组成，所述绕组(41)为直流励磁绕组，所述盘式铁心(42)与所述承重支架(9)固定；所述承重支架(9)与外壳(6)的底部固定；所述转轴(10)位于承重支架(9)的上方，转轴(10)的底端与承重支架(9)保持接触；所述上端轴承(7)与外壳(6)的顶部固定；所述下端轴承(8)位于转轴(10)的下端，与所述承重支架(9)固定；上端轴承(7)、下端轴承(8)均套在转轴(10)的外侧，并与转轴(10)保持径向间隙；所述采风驱动系统包括第一采风系统(11)和第二采风系统(12)；所述第一采风系统(11)包括三组及三组以上组件，沿转轴(10)的圆周均匀分布，每组组件包括1个第一叶片(111)、1个第一横向支架(112)，所述第一横向支架(112)的一端与所述转轴(10)固定，另一端与第一叶片(111)固定；所述第二采风系统(12)位于转轴(10)的顶端，包括三组及三组以上组件，沿转轴(10)的圆周均匀分布，每组组件包括1个第二叶片(121)、1个第二横向支架(122)，所述第二横向支架(122)的一端与所述转轴(10)固定，另一端与第二叶片(121)固定；所述电磁控制系统包括风速传感器、称重传感器(5)、变流器(51)；所述称重传感器(5)与外壳(6)的底部固定，且位于转轴(10)的正下方；所述变流器(51)为DC/DC变换器，与所述电磁铁(4)的绕组(41)相连；所述定子(1)、电磁系统中的电磁铁(4)、外壳(6)、上端轴承(7)、下端轴承(8)、承重支架(9)、电磁控制系统构成了发电机的静止部分；所述转子(2)、电磁系统中的永磁铁(3)、转轴(10)、采风驱动系统构成了发电机的旋转部分，所述旋转部分简称为旋转物。