[发明专利]无轴风力发电机、最大功率跟踪发电及并网解耦控制方法

权利要求书

1.一种无轴风力发电机，其特征在于：包括：转筒、支撑件、发电装置和轴承，所述轴承固定设置于所述支撑件上，所述转筒固定设置于所述轴承的内圈中，所述转筒的内壁上设置有驱动叶片，吹动所述驱动叶片时，所述驱动叶片能够带动所述转筒转动，所述发电装置的转子固定设置于所述转筒外壁上并能够随着所述转筒转动，所述发电装置的定子与所述转子相对设置，所述定子固定设置于所述支撑件上，所述转筒的一端设置有进风口，所述进风口呈环形，所述进风口朝向所述转筒的周向外侧。

2.根据权利要求1所述的无轴风力发电机，其特征在于：所述轴承为向心推力圆锥滚子轴承，所述转筒的外壁为弧形面，所述转筒的横截面积从两端至中部逐渐变小，所述向心推力圆锥滚子轴承套设于所述转筒的上半部分。

3.根据权利要求1所述的无轴风力发电机，其特征在于：还包括上部涵道和引风导向件，所述上部涵道呈套筒状壳体，所述上部涵道的底端插设于所述转筒的顶端，所述上部涵道顶端边沿的尺寸大于所述上部涵道底端边沿的尺寸，所述顶端边沿和所述底端边沿之间的壁面圆弧过渡，所述引风导向件位于所述上部涵道的正上方，所述引风导向件朝向所述所述上部涵道的端面为导风面，所述导风面呈锥形，所述导风面的尖端朝向并伸进所述上部涵道，所述引风导向件最大截面尺寸大于所述上部涵道顶端边沿的尺寸，所述导风面和所述上部涵道顶端边沿形成所述进风口，所述进风口处设置有防护网。

4.根据权利要求3所述的无轴风力发电机，其特征在于：所述引风导向件为一呈倒锥形的薄壁腔结构件；

环形的所述进风口均分为四个子进风口，各所述子进风口上均设置有一套用于闭合该所述子进风口的百叶窗，各所述百叶窗的窗叶在不受风力时处于闭合状态，受到朝向进风口吹动的风力时打开。

5.根据权利要求4所述的无轴风力发电机，其特征在于：所述支撑件呈套筒状壳体，所述支撑件套设于所述转筒外，所述轴承固定设置于所述支撑件内，所述发电装置的转子和定子均位于所述支撑件内，所述定子固定设置于所述支撑件的内壁上，所述上部涵道的下部位于所述支撑件内且通过支撑梁固定于所述支撑件内。

6.根据权利要求2所述的无轴风力发电机，其特征在于：还包括轴套，所述轴套套设于所述转筒顶端，所述轴套、所述转筒以及所述向心推力圆锥滚子轴承紧密配合；

所述驱动叶片为刚体，所述转筒的内壁也为弧形面，所述转筒的内径从两端至中部逐渐变小，所述驱动叶片固定设置于所述转筒内径最小处。

7.根据权利要求1所述的无轴风力发电机，其特征在于：还包括下部涵道，所述下部涵道为两端开口的圆柱型壳体，所述下部涵道的内径大于所述转筒底端的外径，所述转筒底端伸进所述下部涵道内，所述下部涵道通过支撑梁固定于所述支撑件上；

所述定子与所述转子呈双圆嵌套结构，所述定子由定子铁芯和线圈构成，并与控制电路连接；当所述转筒被风力推动带动所述转子一起旋转时，所述定子与所述转子之间的相对运动实现切割磁感线，从而在所述定子中产生感应电动势。

8.根据权利要求5所述的无轴风力发电机，其特征在于：还包括机侧变换器和网侧变换器，所述机侧变换器用于实现最佳发电效率跟踪，网侧控制包含直流V_ref和Q_ref两部分，采用基于两相同步旋转dq坐标系下的解耦控制实现电网要求控制；

还包括四个用于测量所述窗叶开启角度的码盘，四个所述码盘分别设置于四个所述百叶窗中的扇叶轴上，通过四个方向的所述百叶窗开启角度解算出流经风机叶片的风速，为机侧变换器和网侧变换器的系统控制提供数据依据。