[发明专利]一种水平轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及水平轴风力发电机。 

背景技术

目前采用并网发电的大型水平轴风力发电机还存在很多问题，而这些难题都是由于自然风存在许多的不稳定性所引起的。在低风速时，大型的垂直风力发电机难以启动，或者根本无法启动，导致发电机白白浪费了资源；在正常风速时，大型的水平轴风力发电机虽然能够启动并工作，但是发电机的发电效率不高，往往是没有达到满发的状态；在超大风时，发电机的转速明显加快，甚至超过了发电机本身的额定功率，这时候的发电机处于危险状态，发电机部件有可能会被损坏，而超高的功率输出同时也存在一定的危险。另外，因为自然风会无时无刻的存在小风、低风速或者高风速，导致发电机的发电功率极其不稳定，接入电网时会对电网造成冲击。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水平轴风力发电机，能够在低风速时启动发电机，在正常状态下帮助发电机达到满发功率，在超大风速时能够限制发电机的转速，保证了发电机的在外界不稳定因素下都能工作在正常状态，使其发电功率对电网不会造成冲击。 

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种水平轴风力发电机，包括塔柱、安装在塔柱上的发电机组，所述发电机组包括发电机、叶轮、连接发电机与叶轮的转轴，所述发电机为内转子发电机；还包括 储气罐、叶轮动力机；所述叶轮动力机设在发电机的前方或后方，所述叶轮动力机包括涡轮、风罩，所述涡轮带动发电机转子旋转，所述风罩与发电机定子连接；所述储气罐与叶轮动力机之间设有进风管，所述叶轮动力机上设有进风口和出风口，进风管与进风口连接。 

在晚上电网电量富余时，利用与电网连接的空气压缩机对储气罐进行压缩空气，使一部分的电能转换成为具有内能的高压气体，完成了电能向内能的转换。高压气体被储存在储气罐中，等到白天电网电量紧缺且自然风力较小，叶轮不能使发电机达到满发状态时，释放储气罐中的高压气体，这部分的高压气体经管道被输送至叶轮动力机中，通过进风口进入到风罩内，并利用其形成的强大气流推动涡轮转动，由于涡轮能够带动发电机转子转动，涡轮的转动的同时也带动了发电机转子的转动，一定程度上加快了发电机转子的转动速度，即使发电机的发电量增加，完成了内能向风能的转换。这样一来，可令发电机始终处于满发的状态，发电机就可以对电网提供持续稳定的电能，完成了风能向电能的转换。本发明的水平轴风力发电机经过了电能-内能-风能-电能的转换，能够在电网电量富余时以其他形式储存其一部分的能量，在电网电量紧缺时能够持续稳定的将电能回馈到电网中，实现平衡电网的目的。 

另外，在低风速发电机难以启动时，储气罐可向涡轮动力机吹气，利用高压气体在风罩内形成的强大气流来推动涡轮的转动，从而带动发电机转动，完成发电机在低风速的启动。启动后的发电机由于发电功率比较低，此时也可以利用储气罐中的高压气体使发电机的转速达到额定转速，即使发电机工作在满发状态，从而发电机接入电网时不会对电网造成冲击。 

在超大风速时，发电机转子在叶片的带动下速度会越来越高，甚至会超过发电机本身的额定转速，有可能会给发电机本身造成损坏，发电机的发电功率也会超过额定功率，发电机产生的超高电压一定程度上存 危险，且接入电网时会对电网产生一个强烈的冲击，严重影响电网的稳定性。此时，空气压缩储能系统可作为刹车装置使用，储气罐中的高压气体通过管道进入风罩内，气管的喷气方向与涡轮的旋转方向相反，相当于对涡轮施加了一个相反的推力，该推力能够抑制涡轮的旋转，可使涡轮的速度减缓，从而达到了限制发电机转子速度的目的。可把超额定功率运行的发电机限制到只能工作在额定功率下，即使发电机工作在满发状态，从而发电机接入电网时不会对电网造成冲击。 

叶轮动力机吸收高压气体的能量后，高压气体从叶轮动力机上的出气口排出，可在出气口上连接管道，管道的出口伸入到发电机内部，从叶轮动力机排出的高压气体经管道被输送至发电机中，这部分的气体对发电机内部构件进行吹气，一定程度上可以加快发电机的散热。 

作为改进，所述叶轮动力机设在发电机前方，所述涡轮固定套在转轴上，所述风罩与发电机定子前端固定连接。所述进风管上设有增压器，所述出风口处连接有排风管，所述排风管伸入发电机内，所述塔柱上设有控制器，叶轮上设有速度传感器，进风管上设有电磁阀，所述速度传感器、电磁阀均与控制器连接。