[实用新型]垂直轴四点气动悬浮式风力发电装置

摘要

本实用新型公开了一种垂直轴四点气动悬浮式风力发电装置，采用四点气浮支撑风机旋转体，消除轴径向摩擦损耗，包括风机桨叶、风机旋转体、永磁同步发电机、压缩空气储能、悬浮阻尼装置以及变流器，压缩空气储能采用电磁离合器以及双向气动阀的合理控制，将超过发电机额定功率的风机功率部分压缩储存，为气浮和阻尼控制储存能量；悬浮阻尼装置通过合理控制三通气动阀门开度和方向，调整风机旋转体与塔架间的摩擦阻尼，实现风机旋转体的气动悬浮和阻尼控制。基于多气动阀门和电磁离合器的压缩功率调控，以及机侧变流器转矩控制，协同实现风机转速的粗细协同调节，极大提升风能捕获功率。

主权项

1.一种垂直轴四点气动悬浮式风力发电装置，其特征包括风机桨叶、风机旋转体、永磁同步发电机、压缩空气储能、悬浮阻尼装置、塔架、机械耦合装置、以及变流器；所述风机桨叶包括轴向桨叶和径向桨叶，所述轴向桨叶位于风机旋转体顶端，所述径向桨叶均匀分布在风机旋转体外侧；所述风机旋转体内侧设置16组N/S排列的永磁体，组成永磁同步发电机的转子；所述永磁同步发电机为径向发电机，包括固定在塔架上的定子三相绕组，以及内嵌在风机旋转体上的转子，定子绕组在转子旋转时感应三相电流，经变流器整流、逆变馈电并网；所述塔架上端外侧为圆环型滚珠轴承，内侧为托盘支撑，内部设置机械耦合装置，将风机旋转体捕获转矩传递至压缩空气储能，塔架内设置压缩空气储能、悬浮阻尼装置以及变流器；所述机械耦合装置用于风机旋转体的升速，驱动压缩机，包括与风机旋转体刚性联结的齿圈、固定在托盘支撑的行星架以及太阳轮三部分；所述压缩空气储能包括三个压缩机、三个电磁离合器、七个双向气动阀，以及高压储气罐，所述压缩机轴向放置在塔架内部，彼此间通过电磁离合器级联，上端压缩机经电磁离合器与太阳轮耦合，7个双向气动阀将压缩机的吸/排气口合理联结，改变多级压缩模式，所述高压储气罐存储压缩所致高压气体，提供高压气体给悬浮阻尼装置，进行风机旋转体气浮和阻尼控制；所述悬浮阻尼装置包括两个轴向放置的气动支撑和四个三通气动阀，控制风机旋转体气浮和摩擦阻尼，上下气动支撑对应设置四对膨胀孔，两膨胀孔共用一个三通气动阀，所述膨胀孔气压由三通气动阀控制，增大上膨胀孔气压，加大摩擦阻尼，下膨胀孔气压增加，弱化甚至消除摩擦阻尼；所述变流器包括机侧变流器、网侧变流器、充电变流器以及控制回路变流器，所述机侧变流器为调节永磁同步发电机电磁转矩的三相可控整流器，使风机旋转体时刻运行在最优转速，网侧变流器为三相逆变桥，将风机捕获功率馈送上网；所述充电变流器和控制回路变流器都为BUCK变流器，所述充电变流器将机侧变流器整流输出电压降压给蓄电池充电，所述控制回路变流器为所述双向气动阀、电磁离合器供电的斩波变流器。/n