[实用新型]直接转矩控制的变速恒频风力发电装置

说明书

技术领域

本实用新型属于风力发电机组技术领域，特别涉及一种直接转矩控制的变速恒频风力发电装置。

背景技术

风能利用是可再生能源技术最成熟的一种，风力发电机组就是将风能转化为常规电能的设备，这种设备有很多种。现有的水平轴式三叶片并网型风力发电机组的传动轴是水平的，即风轮的转速通过主轴、增速箱和联轴器传递给发电机。在兆瓦级风力发电机组中主轴的一端与轮毂的一端相连接，这样，主轴不但要承受风轮的扭矩作用，还要受到风轮的弯矩和轴向的气动推力，由于风轮的重量比较大，所以主轴做的比较粗。主轴的直径通常是按照公式D/100近视选取的，其中D为风轮直径。机舱底盘是风力发电机组中的重要组成部件，它上面不但支撑着风轮、传动系统、发电机、液压站和电控柜等重要的零部件，并且还受到前端风轮的气动推力。在兆瓦级风力发电机组中，机舱底盘的结构多采用前后连接形式，其连接面是垂直面，机舱底盘的前段固定在塔架上，机舱底盘的后段则与机舱底盘的前段通过螺栓固定，这种结构不利于平衡机舱底盘所承受的力。

另外大型风力发电机组的变速运行控制也有许多方法，通常由机械调速和电气调速两种方式，电气的调速方式是通过控制发电机的励磁磁场来实现，如磁阻调速、变滑差调速和转子励磁电流调速，实际应用时励磁电流调速最有效。但目前的风力发电机组都采用定子磁场定向矢量控制方法达到转子调速，其具有复杂的矢量解耦计算，控制实施复杂，控制目标效果不明显。

发明内容

为解决上述存在的问题，本实用新型提供一种直接转矩控制的变速恒频风力发电装置。

本实用新型包括前机舱底盘、后机舱底盘、端盖、主轴、发电机、增速箱、风轮和控制单元，前机舱底盘和后机舱底盘之间的连接面为斜面，斜面的倾斜角度的取值范围在38°～43°之间；前机舱底盘通过螺栓及其上的弯钩固定在后机舱底盘上，后机舱底盘固定在塔架上；发电机置于后机舱底盘上，增速箱置于前机舱底盘上；发电机通过联轴器与增速箱连接，增速箱与轮毂之间通过端盖连接，其端盖内部设置有主轴，两端分别通过圆锥滚子轴承固定在端盖上，主轴一端穿过端盖与风轮的轮毂连接，另一端通过锁紧盘与增速箱连接，轮毂和端盖通过球轴承联结，控制单元分别与发电机、增速箱、风轮叶片、主轴相连。

其中端盖与轮毂的连接方式有两种：一种结构型式：主轴与端盖均穿过轮毂，端盖与轮毂两端分别通过球轴承连接，主轴伸出轮毂并与轮毂端部通过花键连接，并通过螺母固定。另一种结构型式：主轴一端穿过端盖，通过花键与轮毂连接，轮毂和端盖通过球轴承联结，轮毂与球轴承的外圈联结，端盖与球轴承内圈联结。此两种结构中，端盖承受着前端风轮的弯矩和轴向气动推力，主轴只承受风轮的扭矩。主轴直径可通过公式$d\≥A_0\sqrt[3]{P/n}$确定，式中：

$A_0=\sqrt[3]{9550000/0.2{\left[\mathrm{\τ}\right]}_T},$