專利名稱：一種風輪轉角可連續(xù)性調節(jié)的水平軸風力發(fā)電機及其調節(jié)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水平軸風力發(fā)電機，具體地說是涉及一種利用主動偏航齒輪機構粗調 節(jié)、從動偏航齒輪機構微調節(jié)實現(xiàn)風輪轉角可連續(xù)性調節(jié)的水平軸風力發(fā)電機及其調節(jié)方法。
背景技術：
風能作為一種清潔環(huán)保的可再生能源，在生活中得到越來越廣泛的應用。為了更 好的利用風能，人們研究出多種形式的風力發(fā)電裝置。從風力機旋轉軸在空間位置看可以 分為水平軸風力發(fā)電機和垂直軸風力發(fā)電機。其中，水平軸風力發(fā)電機是目前采用較多的 形式。為了最大限度地捕捉風能，大多數(shù)水平軸風力發(fā)電機具有對風裝置，即葉片能隨 風向改變而轉動，通過跟蹤風向實現(xiàn)偏航調節(jié)。風力發(fā)電機需要小型風力發(fā)電機一般采用 尾舵對風，而大型的風力發(fā)電機則利用風向傳感元件以及伺服電機組成的傳動機構進行對 風偏航調節(jié)。目前，風力發(fā)電機的偏航調節(jié)主要利用偏航電機、偏航齒輪箱實現(xiàn)，偏航齒輪箱采 用行星齒輪箱。利用風向標將風向變化的電信號傳遞到偏航電機的控制回路的處理器里， 經過比較后處理器給偏航電機發(fā)出順時針或逆時針的偏航命令，將偏航力矩作用在偏航軸 承上帶動風輪偏航對風。實際生活中，由于機械物理等因素限制，偏航齒輪箱在進行風力發(fā)電機機艙旋轉 對風時，只能以幾度為周期不連續(xù)轉動，偏航調節(jié)的最終結果與最適風向仍然存在著角度 偏差，并不能達到偏航調節(jié)的最優(yōu)效果，這就極大的影響了風能利用率與整機的電能輸出。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服了現(xiàn)有技術中的不足，提供了一種利用主動偏航齒輪機構粗 調節(jié)、從動偏航齒輪機構微調節(jié)，實現(xiàn)轉角連續(xù)性變化的水平軸風力發(fā)電機。本發(fā)明的技術方案是
一種風輪轉角可連續(xù)性調節(jié)的水平軸風力發(fā)電機，包括機艙、由偏航主電機和偏航主 行星齒輪構成的主動偏航齒輪機構、風向儀、塔、控制電路，風向儀安裝在風力發(fā)電機艙體 的外部用于測試風向，風向儀的輸出與控制電路的風向信號輸入端相連，控制電路的輸出 驅動偏航主電機的運轉，偏航主電機的輸出軸帶動風輪的轉動，其特征是該發(fā)電機還包括 由偏航副電機和偏航副行星齒輪構成的從動偏航齒輪機構，所述的控制電路的微調信號輸 出端與偏航副電機的控制信號端相連，驅動偏航副電機的運轉，偏航副行星齒輪套裝在偏 航副電機的輸出軸上，該偏航副行星齒輪與偏航主行星齒輪嚙合。本發(fā)明的偏航主電機位于機艙的內部，偏航主行星齒輪套裝在偏航主電機的輸出 軸上，偏航主電機與偏航主行星齒輪同軸聯(lián)接。
本發(fā)明的風向儀為測試風向的傳感器。一種風輪轉角可連續(xù)性調節(jié)的水平軸風力發(fā)電機的調節(jié)方法，包括以下步驟首 先利用風向儀測試風向，將風向變化的電信號傳遞到控制偏航電機的控制電路中，控制電 路處理后給偏航主電機發(fā)出順時針或逆時針的偏航命令，利用偏航主電機和偏航主行星齒 輪組成的主動偏航齒輪機構進行粗調節(jié)，將偏航力矩作用在偏航主電機的輸出軸上帶動風 輪偏航對風，然后利用偏航副電機和偏航副行星齒輪組成的從動偏航齒輪機構在初步調節(jié) 的基礎上進行二次微調節(jié)，實現(xiàn)水平軸風力發(fā)電機轉角連續(xù)性變化調節(jié)。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明采用主動偏航齒輪機構粗調節(jié)和從動偏航齒輪機構微調節(jié)相結合的方法，發(fā)電 機在偏航狀態(tài)下首先利用主動偏航齒輪機構進行初步調節(jié)，再根據(jù)裝置與最適風向存在的 偏角二次微調節(jié)。使得裝置在偏航狀態(tài)下能夠進行轉角連續(xù)性變化進行調節(jié)，提高了風能 利用效率。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖。圖2是本發(fā)明的主動偏航齒輪機構和從動偏航齒輪機構的結構示意圖。圖3是本發(fā)明的整體結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。如圖1所示，由機艙1、風向儀6、控制電路8組成。利用風向儀6測試風向，將 風向變化的電信號傳遞到控制偏航電機的控制電路8中，控制電路8處理后給偏航主電機 2發(fā)出順時針或逆時針的偏航命令進行調節(jié)，確保裝置處于最適迎風方向，避免風速過大時 對葉片的損傷。圖2所示主動偏航齒輪機構和從動偏航齒輪機構的結構示意圖，由偏航主電機2、 偏航主行星齒輪3、偏航副電機4、偏航副行星齒輪5構成。偏航主電機2和偏航主行星齒輪 3組成主動偏航齒輪機構，根據(jù)控制電路8發(fā)出的偏航命令進行粗調節(jié)，然后利用偏航副電 機4和偏航副行星齒輪5組成的從動偏航齒輪機構在初步調節(jié)的基礎上進行二次微調節(jié)， 實現(xiàn)水平軸風力發(fā)電機轉角連續(xù)性變化調節(jié)。圖3所示為水平軸風力發(fā)電裝置整體結構示意圖。包括了機艙1、偏航主電機2、 偏航主行星齒輪3、偏航副電機4、偏航副行星齒輪5、風向儀6、塔7、控制電路8，展現(xiàn)了本 發(fā)明裝置的整體結構。偏航主電機2與偏航主行星齒輪3同軸聯(lián)接，偏航副電機4與偏航 副行星齒輪5同軸聯(lián)接，偏航主行星齒輪3與偏航副行星齒輪5嚙合。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術相同或可采用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。
權利要求
1.一種風輪轉角可連續(xù)性調節(jié)的水平軸風力發(fā)電機，包括機艙(1)、由偏航主電機 (2)和偏航主行星齒輪(3)構成的主動偏航齒輪機構、風向儀(6)、塔(7)、控制電路(8)， 風向儀(6)安裝在風力發(fā)電機艙體的外部用于測試風向，風向儀(6)的輸出與控制電路(8) 的風向信號輸入端相連，控制電路(8)的輸出驅動偏航主電機(2)的運轉，偏航主電機(2) 的輸出軸帶動風輪的轉動，其特征是該發(fā)電機還包括由偏航副電機⑷和偏航副行星齒輪 (5)構成的從動偏航齒輪機構，所述的控制電路(8)的微調信號輸出端與偏航副電機(4)的 控制信號端相連，驅動偏航副電機(4)的運轉，偏航副行星齒輪(5)套裝在偏航副電機(4) 的輸出軸上，該偏航副行星齒輪(5)與偏航主行星齒輪(3)嚙合。
2.根據(jù)權利要求1所述的風輪轉角可連續(xù)性調節(jié)的水平軸風力發(fā)電機，其特征是所述 的偏航主電機⑵位于機艙⑴的內部，偏航主行星齒輪(3)套裝在偏航主電機(2)的輸 出軸上，偏航主電機(2)與偏航主行星齒輪(3)同軸聯(lián)接。
3.根據(jù)權利要求1所述的風輪轉角可連續(xù)性調節(jié)的水平軸風力發(fā)電機，其特征是所述 的風向儀(6)為測試風向的傳感器。
4.一種基于權利要求1所述風輪轉角可連續(xù)性調節(jié)的水平軸風力發(fā)電機的調節(jié)方法， 包括以下步驟首先利用風向儀(6)測試風向，將風向變化的電信號傳遞到控制偏航電機 的控制電路⑶中，控制電路⑶處理后給偏航主電機(2)發(fā)出順時針或逆時針的偏航命 令，利用偏航主電機(2)和偏航主行星齒輪(3)組成的主動偏航齒輪機構進行粗調節(jié)，將偏 航力矩作用在偏航主電機(2)的輸出軸上帶動風輪偏航對風，然后利用偏航副電機(4)和 偏航副行星齒輪(5)組成的從動偏航齒輪機構在初步調節(jié)的基礎上進行二次微調節(jié)，實現(xiàn) 水平軸風力發(fā)電機轉角連續(xù)性變化調節(jié)。
全文摘要
一種風輪轉角可連續(xù)性調節(jié)的水平軸風力發(fā)電機及其調節(jié)方法，包括偏航主電機、偏航主行星齒輪、偏航副電機和偏航副行星齒輪；偏航主電機和偏航主行星齒輪組成主動偏航齒輪機構，根據(jù)控制電路發(fā)出的偏航命令進行粗調節(jié)，然后利用偏航副電機和偏航副行星齒輪組成的從動偏航齒輪機構在初步調節(jié)的基礎上進行二次微調節(jié)，實現(xiàn)水平軸風力發(fā)電機轉角連續(xù)性變化調節(jié)，使得裝置在偏航狀態(tài)下能夠進行轉角連續(xù)性變化進行調節(jié),提高了風能利用效率。
文檔編號F03D7/04GK102003342SQ20101057496
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權日2010年12月6日
發(fā)明者樂秀璠, 李柵柵, 楊虞琨, 王富平, 顧露香 申請人:河海大學