[发明专利]双层叶片并网垂直轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明——双层叶片并网垂直轴风力发电机，属于可再生能源——风力发电领域。是能够很好地完成风力能源的接收转换。并将的产生电力。及时并入电网提供给用户的技术方案。

背景技术

在风力发电的过程中，主是二种方式；一种是水平轴风力发电。就是叶轮在风力的作用下产生旋转，通过水平轴带动发电机发电，将风力能源转换成电力。在结构上，一般的设计是将发电机和叶轮安装在风力发电机塔杆的顶端上。另一种为垂直轴风力发电机，是以数个垂直于风向的叶片在风力的作用下绕垂直轴产生旋转，带动发电机发电；同水平轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机占用土地面积少，风力接收效率高一些。由于发电机是安装在靠近地面在垂直轴旁，因此，垂直轴风力发电机的制作，维修与水平轴风力发电机相比较，具有结构简单，容易安装和维修，降低了生产、发电成本。

现有的垂直轴风力发电机，一般的是使用三至五个垂直的长方形叶片完成风力能源的接收。在叶片围绕垂直轴的旋转过程中，叶片的运行轨迹并没有达到理想的状态。对于垂直轴风力发电机的叶片运行过程的理想状态应该是叶片在顺风区内，叶片以趋向垂直于风向才能有效地接收风能；在逆风区内，叶片趋向同风向一致，才能达到阻力最小。由于每一叶片是一块整体，因此，当风速超过设计量时，风能的接收量大于发电机的转换功率时，则此种垂直轴风力发电机不能正常工作。就是说，适应的风速范围不大。在可以电力并网的地区，现有的垂直轴风力发电机是在使用专用的发电机将风力能源转换成为电力后，再配用逆变器将电力并入电网供用户使用，这样，就增加了制作，维修和生产成本。

发明内容

针对上述不足之处，双层并网垂直轴风力将垂直轴风力发电机的每个叶片由原来的一块整体修改为二块，并在垂直轴上形成二层；将叶片轴穿过并固定在叶片内；叶片安装在叶片架上，可以自由转动。在叶片轴的一端上固定安装有一叶片导向杆。叶片架安装在垂直轴上，能在风力的作用下可以自由转动。在叶片架的二端安装有风力转速控制器和导向凸轮，下端的风力转速控制器和导向凸轮是安装在叶片架轴上；同样可以围绕垂直轴自由转动；风力转速控制器可在一定风力的作用下，使导向凸轮沿垂直轴上下移动。当风速在风力发电机的工作范围内时，导向凸轮与导向杆接触，叶片的运行方向在运行过程中能够达到接收风力能源比较合适状态。叶片架下端的垂直轴上安装一固定杆，在固定杆上安装有变速箱、同步发电机和风力电路转速控制器。变速箱与叶片架传动齿轮相啮合。变速箱与同步发电机连接。风力电路转速控制器通过转速控制绳与变速箱内的无级变速器连接。

当风力达到设定的最小风速时，风力电路转速调控器在风力作用下，启动内部的行程开关，将同步发电机接入电路，在电网的电流作用下，同步发电机成为同步电动机得到启动(同步发电机在输入电流时能成为电动机使用，输入的机械功率大于电流产生功率时，同步发电机就进入发电功能，向电网输出电流，达到同电网的电压、频率、相位同步)，通过变速箱带动叶片架旋转，叶片架上叶片在风力的作用下，叶片在围绕垂直轴旋转时的运行方向与风力方向趋向于一致；当叶片在旋转过程中，从逆风区转入顺风区时，叶片导向杆与导向凸轮接触，导致叶片在顺风区由逆风区的同风力的同方向转向为同风力方向的垂直方向，达到有效地接收风力能源的目的。当叶片运行到大于垂直风力的方向时，叶片导向杆与导向凸轮处于分离，在风力的作用下，叶片快速由垂直风力的方向转变为同风力方向一致，致使叶片在风中的阻力为最小；并在叶片架的旋转过程中保持这种状态，由顺风区转向逆风区一直到再开始进入顺风区。再进入进行有效的风力能源的接收过程。当接收的风力能量大于电网电流作用同步发电机能量时，同步发电机开始转入发电过程，风力电路转速调控器能依据风速的大小调节变速箱内的无级变速器，稳定转速，使发电机工作平稳，并向电网输入电压、频率、相位一致的电流提供给用户使用。