[实用新型]多台风力发电机能量综合装置

说明书

技术领域

本实用新型特别涉及一种多台风力发电机能量综合装置。

背景技术

一般风力发电可分独立运行与发电并网两种。

独立运行就是不与电网相连，单独向小型养殖场、加工厂及家庭或村落供电，利用风力发电作为主要能源或补充能源，达到节能环保的目的。为了保证供电的连续性，可用蓄电池储能或者与柴油机并联运行。此风力发电系统的单机容量一般小于100千瓦。独立运行单独向家庭或村落供电的单机容量为3-20千瓦。容量越小安装，维护越方便。

发电并网是将风力发电系统并入大电网，使得电网上的用户都能享受到绿色能源。发展风力发电作为替代能源，是新能源的发展方向。

交流发电机发出的电压相位、幅值、频率都不同，不能简单的并列运行，难以实现；直流发电机发出的电压幅值不同，也不能简单的并列运行；风力发电机并列运行需经繁杂的逆变技术。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单，成本低，运输、安装、维护方便，容量大、系统可靠性高，易于实现，可单独运行的多台风力发电机能量综合装置。

本实用新型的技术解决方案是：

一种多台风力发电机能量综合装置，包括至少三台小型风力发电机，其特殊之处是：每台小型风力发电机经电缆、系统控制器与对应的直流他励电动机连接，一台小型风力发电机对应一台直流他励电动机，每台直流他励电动机输出轴分别与对应的超越离合器连接，超越离合器输出轴与机械传动机构连接实现转矩叠加，机械传动机构的输出轴与一台交流同步发电机的输入轴连接，在所述的交流同步发电机的输入轴上还同轴连接有一台交流同步电动机，交流同步发电机的输出端通过系统控制器引出该多台风力发电机能量综合装置的供电端。

上述的多台风力发电机能量综合装置，所述的交流同步电动机的电源端连接有逆变器，逆变器的输入端接有蓄电池，所述的交流同步发电机的输出端通过系统控制器与蓄电池连接用来给蓄电池充电。

上述的多台风力发电机能量综合装置，所述的交流同步电动机的电源端通过系统控制器与逆变器连接。

上述的多台风力发电机能量综合装置，所述的机械传动机构具有多输入轴、单输出轴。

上述的多台风力发电机能量综合装置，所述的机械传动机构为齿轮传动机构。

本实用新型的有益效果是：

一、转矩叠加，实现多台风力发电机能量综合

根据直流他励电动机转矩与转速的机械特性理论，在恒转矩、恒功率、通风机等负载一定时，通过改变电枢电压、励磁电流或电枢串电阻使得转速变化，可实现调速；反过来在电动机转速基本恒定的前提下，电压决定电动机的输出转矩，此电压来自于小型风力发电机输出。本实用新型采用直流他励电动机经过超越离合器和交流同步电动机经机械传动机构拖动交流同步发电机实现恒转速，通过超越离合器使各电动机都能做功，通过机械传动机构使多台电动机运行后转矩叠加，从而实现小型风力发电机的能量综合并且容量大。

二、同步电动机拖动同步运行

多台电动机中有一台是由市电电网或逆变器供电的交流同步电动机，它与交流同步发电机同轴联结，决定交流同步发电机的转速基本恒定，使发出的电能与市电同频率；交流同步电动机没有起动转矩，由小型风力发电机提供能量的直流他励电动机拖动其至额定转速95%以上时，再投入电源（市电或由蓄电池供电的逆变器）；直至达到同步转速，带动交流同步发电机运行，交流同步发电机的输入机械转矩来自多台电动机（交流同步电动机和多台直流他励电动机）的合成机械转矩。

三、交流同步电动机间接并网（回馈发电）蓄能

当负载轻或风力大，小型风力发电机发电功率大时，多台直流他励电动机汇集的转速高于交流同步电动机的同步转速（趋势），交流同步电动机工作在机械特性第二象限的回馈制动，为发电运行状态，向电网回馈电能，此时有功电能表反向旋转，电网相当是个大的蓄能器，省掉价格昂贵、维修频繁的蓄电池，可源源不断的吸收现场用不了的电能，实现风能利用的最大化；当负载重或风力小，小型风力发电机发电功率小时，直流他励电动机汇集的转速等于或低于交流同步电动机的同步转速（趋势），交流同步电动机从电网吸收电能，共同拖动交流同步发电机。

交流同步电动机接到电网工作，是电网的负载，这样做不违反国家供电规则，因为他们不是一个供电系统。

四、交流同步发电机给予负载稳定的等同于市电质量的电源及适用场所

实际运行中 100千瓦以下区域供电的自备电源，电源质量要求不高时，可自发自用，不用使用复杂的同期、相位等控制设备并网运行。