[发明专利]具有自供电系统的发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有自供电系统的发电装置，适于风力机、水力机等叶轮发电装置应用及制造相关领域。

背景技术

基于环保与经济需求，再生(天然)能源发电系统成为近年来积极研发的重要项目，例如风力发电、水力发电、太阳能发电等等，针对风力发电系统所采用的大型风力发电机而言，其是利用叶片调节输出功率，其采用的方式主要有三种：被动失速(Passive Stall)、主动失速(Active Stall)、以及旋角调节(Pitch Regulated)，其中以旋角调节搭配变速发电机的可控性为最佳，目前已普及应用于大型变速风力发电机中。

调节叶片旋角的机制即为旋角传动系统(Pitch Drive)，依动力源的不同，可将其驱分为油压式及电气式两种，而随着风力机产品输出功率持续提升，为掌握更有弹性功率调节效果，大型风力机采用电气式旋角传动系统的比例已超过油压式。

请参阅图1所示现有风力机的结构，所述风力机10是于一塔架11上固定设有一机舱12，于所述机舱12的一水平侧设有一叶轮13，所述叶轮13是于一轮毂131的外周缘设有多个叶片132，于所述机舱12内设有变速发电机17以及电力转换器、风力机控制器(图中未示出)等构件，所述变速发电机17是与轮毂131以直接或间接方式耦合，而风力机控制器则透过电力转换器来改变与调节变速发电机17的操作模式及旋转状态；前述所述叶轮13的每一叶片132均连接一旋角传动系统133，所述旋角传动系统133是凸伸于所述轮毂131内，其一般是由减速齿轮组、电动机、驱动器所组成(图中未示出)，主要功能是用以调整所述叶片132的旋角，以调整所述叶片132所能撷取的风能；所述轮毂131透过一主轴14连接一设置于所述机舱12内的齿轮组15，由于所述叶轮13具有可旋转性，故设置于所述轮毂131内的装置(如所述旋角传动系统133)无法以固定的导线与所述机舱12做直接连接，因此必须由所述轮毂131连接至所述机舱12的所述主轴14上安装一组滑环(slip-ring)16，所述滑环16是由一可旋转接头161及一本体162构成，通过所述滑环16与设置于所述机舱12内的变速发电机17以及电力转换器、风力机控制器等构件连接，并将电源及电控信号透过传输线163通过所述齿轮组15及主轴14含有共轴的中空部位，再连接至所述旋角传动系统133，由于所述可旋转接头161具有旋转性，可随所述轮毂131同动旋转，因此不致妨碍传输线163的布置；此外，为使风力机系统于电网故障时，仍能维持所述旋角控制系统133的正常操作能力，因此于所述轮毂131内必须备置足够的备用电源供应装置134。

由上述说明可知，大型风力机本身虽有能力产出可观的电能，但仍相当仰赖现有的电网系统及备用电源供应装置来提供及维持其自身运转所需的电力，换言的，即使本身即为一个发电系统，但仍必须仰赖外部的另一个供电系统，再者，机舱侧透过滑环系统供电，随着风力机输出功率及性能要求逐渐提升，旋角传动系统所需的电能亦因而提高，在供电方面将衍生较多噪声干扰及保养维护的工程问题，因此滑环系统的规格亦须随的调整，以满足风力机的系统可靠度需求。

因此，如何能使风力机、水力机等所述类叶轮机可透过本身的能量转换机制来获得旋角传动系统所需的电源，以提高发电系统本身的独立运转能力，并减少轮毂内的备用电源供应装置数量，为相关领域业界急需解决的课题。

发明内容

有鉴于现有技术的缺失，本发明的目的在于提出一种具有自供电系统的发电装置，其是利用叶轮可旋转特性，驱动叶轮侧另设置的一套辅助发电机，以提供所述叶轮作动所需电源，藉此达到提高发电装置独立运转能力、减少备用电源供应装置数量、简化系统、降低成本、减少故障等目的。

为达到上述目的，本发明提出一种具有自供电系统的发电装置，其包括有：

一机舱，，其内部包括变速发电机、电力转换器及风力机控制器，所述变速发电机是与轮毂耦合，而风力机控制器则透过电力转换器来改变与调节变速发电机的操作模式及旋转状态；

一叶轮，其是由一轮毂及至少一叶片所构成，所述叶轮可被驱动旋转并与所述机舱产生相对运动；以及

一辅助发电机，是设置于所述叶轮侧与机舱的界面，用以供应所述叶轮作动所需电源，其更包括有：

一线圈，是设置于所述叶轮侧；及

一偶数磁极，是设置于所述机舱侧相对应于所述叶轮侧的线圈设置处；

藉此，当所述叶轮转动而与所述机舱产生相对运动时，可使所述线圈与磁极相对运动而产生反电动势，藉以使所述辅助发电机发电。