[实用新型]风力发电机组及其变桨距系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种用于风力发电机组的变桨距系统。本实用新型还涉及一种包括上述变桨距系统的风力发电机组。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，电能对经济建设和人们生活的影响越来越大，而风力发电作为多种发电方式中的一种也越来越受到人们的重视。

风力发电就是利用风力发电机组，把风的动能转变成机械能，再由发电机把机械能转化为电能输送到电网上。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的风力发电机组的结构示意图。

如图1所示，现有技术中的风力发电机组包括风轮13、机舱12和塔架11，工作过程中，风作用在风轮13的叶片131上，产生气动扭矩，叶片131的根部将扭矩传递给轮毂，进而带动主轴、变速箱内的齿轮以及发电机的旋转轴旋转，产生电能，塔架11支撑机舱12达到所需要的高度，其上安置发电机和控制器之间的动力电缆、控制和通信电缆，还装有供操作人员上下机舱的扶梯。

变桨距控制是根据风速的变化来调整叶片的桨距角，尽可能更多的吸收风能。从而控制发电机的输出功率，在高风速情况下，桨距角随着风速的增加不断向正的安装角度方向调整，减小气流攻角以保持较小的升力来限制功率。在高风速情况下可使发电机的输出功率保持在额定功率；当输出功率小于额定功率状态时，变桨距风力发电机组采用Optitip技术，即根据风速的大小，调整发电机转差率，使其尽量运行在最佳叶尖速比以优化输出功率。桨距角可以随风速的大小而自动调节，因而能够尽可能更多的吸收风能，同时在高风速段保持平稳的功率输出。

现有技术中，风力发电机组的变桨距系统主要有两种：一种是电动变桨距；另一种是液压变桨距。

电动变桨距是指利用电动机作为原动机，经过减速箱带动叶片旋转的一种变桨距系统，每一个叶片采用一套独立的电动机和减速箱，此种变桨距系统的控制过程简单，能够准确地控制各叶片的变桨状态；然而，为了保证在主电源掉电的状态下，依然能够实现安全收桨并停机，每台风力发电机组的变桨距系统还都需要配有备用电源，这就造成了风力发电机组的成本的增加，同时，备用电源的设置还提高了变桨距系统的安装难度。

具体地，现有技术中备用电源有两种安装方式，第一种是安装在轮毂内，但是，这样占据了轮毂内的维护空间，增加了维护的难度；第二种是安装在轮毂外(机舱内或塔底)，这样可以方便地对备用电源进行维护和更换，并且由于安装空间较大，备用电源可以提供大范围的直流电压，扩展可供选择的伺服系统的范围，然而由于变桨距系统所有的电源供应都要通过安装在主轴尾端的滑环连接器获得，无论是将蓄电池置于机舱或塔筒底部，当主电源故障时，蓄电池组都要通过滑环为变桨距系统提供动力电源，而目前滑环仍然是变桨系统中比较脆弱的一个环节，一旦滑环出现故障，就会导致备用电源回路不通，则直流电力线无法接入到变桨距伺服驱动系统的直流母线，造成不能及时顺桨，风力过大时，对风机甚至会形成致命性的打击，影响了工作的可靠性；进一步地，将备用电源放在轮毂之外，需要改变电气线路首先，滑环的总容量要增加，需增加6路(3组备用电源)滑环，这样就增加了滑环的成本和体积；其次，电气连接线要相应变长，其铜损要明显增加，电气线路变得更加复杂，增加了系统的故障点，进一步影响了变桨系统的可靠性。

可见，无论将备用电源放在轮毂内还是轮毂外，都有弊端；而如果去掉备用电源，又无法在主电源掉电情况下，安全收桨并停机，这就成为目前电动变桨距系统设计的难点。

液压变桨距是利用液压缸作为原动机，通过推动固定于变桨轴承内圈的偏心块推动桨叶旋转的一种变桨距系统，其中液压缸的活塞杆与偏心块铰接。然而，由于液压的特点，变桨控制过程非常复杂，存在潜在的漏油问题。

因此，如何降低变桨控制过程的复杂度，同时保证在紧急情况下收桨的可靠性，就成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种变桨距系统，改变桨距系统取消了备用电源，在电动变桨系统无法变桨时，利用液压收桨系统实现在紧急情况下收桨，保证了在紧急情况下收桨的可靠性，同时仅在紧急情况下收桨时利用液压收桨系统，降低了变桨控制的复杂度。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述变桨距系统的风力发电机组。