一种双叶轮、双发电机系统的风力发电机组 |
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| 申请号 | CN201710562373.1 | 申请日 | 2017-07-11 | 公开(公告)号 | CN107120227A | 公开(公告)日 | 2017-09-01 |
| 申请人 | 国电联合动力技术有限公司; | 发明人 | 褚景春; 罗方正; 李润祥; 张亦澄; 李长亮; 袁飞; 杨帆; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种双 叶轮 、双发 电机 系统的 风 力 发电机组 ，包括 塔架 、 机舱 、上风向发电单元和下风向发电单元，机舱设置在塔架的顶部，上风向发电单元和下风向发电单元均设置在机舱上；上风向发电单元包括上风向叶轮、上风向 主轴 和上风向发电机，上风向叶轮设置在机舱的前端，上风向叶轮通过上风向主轴与上风向发电机连接；下风向发电单元包括下风向叶轮、下风向主轴和下风向发电机，下风向叶轮设置在机舱的后端，下风向叶轮通过下风向主轴与下风向发电机连接。本发明的 风力 发电机组 ， 风能 利用率较高、发电效率较高、 稳定性 较高，有益于降低设备成本和度电成本，适于推广应用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种双叶轮、双发电机系统的风力发电机组，其特征在于，包括塔架、机舱、上风向发电单元和下风向发电单元，所述机舱设置在所述塔架的顶部，所述上风向发电单元和下风向发电单元均设置在所述机舱上； |
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| 说明书全文 | 一种双叶轮、双发电机系统的风力发电机组技术领域背景技术[0003] 目前主流风机分为两种，一种是双馈风力发电机组，另一种是直驱风力发电机组，这两种风电机组采用的都是一个塔筒配套一个叶轮，以及一套发电机系统，由于塔筒造价昂贵，这种方式不仅浪费了器材，而且单位土地面积上的风能利用率较低，发电效率亟待提高。 [0006] 鉴于此类情况，加大风电机组的单机发电量已经是现在各大风机厂商的工作重点，单纯的增加塔筒高度、增大叶轮直径会对风机的稳定性造成一定的影响，并且也会增加成本。 [0007] 因此，如何创设一种风能利用率较高、发电效率较高且稳定性较高的风力发电机组，成为本领域技术人员亟待解决的问题。 发明内容[0008] 本发明的目的是提供一种风能利用率较高、发电效率较高且稳定性较高的双叶轮、双发电机系统的风力发电机组，以克服现有的风力发电机组，风能利用率较低，发电效率较低，并且稳定性较差的问题。 [0009] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： [0010] 一种双叶轮、双发电机系统的风力发电机组，包括塔架、机舱、上风向发电单元和下风向发电单元，所述机舱设置在所述塔架的顶部，所述上风向发电单元和下风向发电单元均设置在所述机舱上；所述上风向发电单元包括上风向叶轮、上风向主轴和上风向发电机，所述上风向叶轮设置在所述机舱的前端，所述上风向叶轮通过所述上风向主轴与所述上风向发电机连接；所述下风向发电单元包括下风向叶轮、下风向主轴和下风向发电机，所述下风向叶轮设置在所述机舱的后端，所述下风向叶轮通过所述下风向主轴与所述下风向发电机连接。 [0011] 作为本发明的一种改进，所述上风向发电单元还包括传动系统，所述上风向发电机采用双馈异步发电机，所述上风向主轴通过所述传动系统与所述双馈异步发电机连接。 [0012] 进一步改进，所述下风向发电机采用永磁直驱同步发电机。 [0013] 进一步改进，所述上风向叶轮与下风向叶轮旋转方向相反。 [0014] 进一步改进，所述上风向叶轮的直径小于所述下风向叶轮的直径。 [0015] 进一步改进，所述风力发电机组为下风向偏航风力发电机组。 [0016] 由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点： [0017] 1、本发明双叶轮、双发电机系统的风力发电机组，一个塔架上同时设有两组叶轮和两台发电机，两组叶轮同时、分别驱动两台发电机工作，在单位土地面积上能够捕获更多的风能，提高了风能利用率，并且节约了风力发电器材，降低了设备成本，降低了度电成本，并且上风向叶轮和下风向叶轮分置机舱前、后两端的结构，可以通过调节塔筒顶部法兰与机舱连接处的位置来实现平衡，上风向叶轮、下风向叶轮及机舱的重量相对平衡的作用在塔架上，使得该风力发电机组的稳定性相对较高，具有良好的推广价值。 [0018] 2、上风向叶轮和下风向叶轮在风机运行时旋转方向相反，产生的陀螺力矩是相反的，部分力矩相互抵消，有益于提高偏航时的稳定性。 [0019] 3、上风向叶轮直径要小于下风向叶轮直径，使得风经过上风向叶轮后仍然能够被下风向叶轮很好的利用，以提高下风向发电单元的发电效率。 [0021] 上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。 [0022] 图1是本发明双叶轮、双发电机系统的风力发电机组的原理示意图； [0023] 图2是本发明双叶轮、双发电机系统的风力发电机组的结构示意图； [0024] 其中，1、上风向叶轮，2、上风向主轴，3、传动系统，4、上风向发电机，5、机舱，6、下风向发电机，7、下风向主轴，8、下风向叶轮，9、塔架。 具体实施方式[0025] 参见图1和图2所示，本发明提供了一种双叶轮、双发电机系统的风力发电机组，包括塔架9、机舱5、上风向发电单元和下风向发电单元，机舱5设置在塔架9顶部，上风向发电单元和下风向发电单元均设置在机舱5上；上风向发电单元包括上风向叶轮1、上风向主轴2和上风向发电机4，上风向叶轮1设置在机舱5的前端，上风向叶轮1通过上风向主轴2与上风向发电机4连接；下风向发电单元包括下风向叶轮8、下风向主轴7和下风向发电机6，下风向叶轮8设置在机舱5的后端，下风向叶轮8通过下风向主轴7与下风向发电机6连接。 [0026] 风从上风向叶轮1处吹来，以一定的速度和攻角作用于上风向叶轮1上，使上风向叶轮1产生转矩，驱动上风向主轴2旋转，将风能转化为旋转机械能，上风向主轴2带动上风向发电机4旋转，进而将旋转机械能转换成电能；然后再经过下风向叶轮8，下风向叶轮8再次将风能转化为旋转机械能，经过下风向主轴7的传递，带动下风向发电机6旋转，第二次将旋转机械能转换为电能，提高了风能利用率和发电效率；并且由于上风向叶轮1和下风向叶轮8分别设置在机舱5的前、后两端，机舱5及上、下风向叶轮1、8的重量相对平衡的作用在塔架9上，使得该风力发电机组的稳定性相对较高。 [0027] 具体的，本实施例中上风向发电机4采用双馈异步发电机，上风向主轴2通过传动系统3与双馈异步发电机连接；下风向发电机6采用永磁直驱同步发电机，下风向主轴7直接与永磁直驱同步发电机连接。当然，上、下风向发电机4、6不仅限于采用双馈异步发电机和永磁直驱同步发电机。 [0028] 为进一步提高风能的利用率，本实施例中下风向叶轮8与上风向叶轮1旋转方向相反，风经过上风向叶轮1后，短距离内空气的流动轨迹是一条螺旋线，沿主轴方向有径向的动能损失，采用下风向叶轮8与上风向叶轮1旋转方向相反的布置方式，能够获得更大的攻角，降低了气流损失，提高了气动效率。 [0029] 并且由于上、下风向叶轮1、8旋转方向相反，使得上、下风向叶轮1、8旋转产生并传递到机舱5上的合力矩大幅降低，降低了风力发电机组偏航对风动作时的陀螺力矩，有益于提高偏航时的稳定性。 [0030] 此外，还可将上风向叶轮1的直径设置成小于下风向叶轮8的直径，使得风经过上风向叶轮1后仍然能够被下风向叶轮8很好的利用，以提高下风向发电单元的发电效率。作为优选方案，该风力发电机组为下风向偏航风力发电机组，由于下风向叶轮8的直径较大，产生的力矩也较大，所以采用下风向偏航不需要偏航驱动装置就能够实现自动对风。 [0031] 本发明的双叶轮、双发电机系统的风力发电机组，风能利用率较高、发电效率较高、稳定性较高，且偏航时不需要驱动装置就能够实现自动对风，有益于降低设备成本和度电成本，适于推广应用。 |
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