[发明专利]海上发电系统

说明书

本公开描述了一种海上发电系统，该系统包括T形毂，该T形毂连接到发电机壳体中的共用轴上的推进器叶片和发电机。毂通过襟翼将各个推进器叶片的可变扭矩传递到一共用轴上，发电机通过联接器连接到该轴。

技术领域

本发明涉及一种利用风力发电的海上发电涡轮机系统。该系统包括装配在安装于浮动浮体上的桅杆上的风力涡轮机。

海上发电系统包括连接到推进器叶片的T形毂和在发电机壳体中的共用轴上的多个发电机。

背景技术

用于发电的风力涡轮机在过去是众所周知的，并且近年来已经经历了发展。从仅仅固定在陆地上，这种发展也使得安装在海床上和安装在锚定于海床上的浮体上成为可能。

当输出功率增加时，风力涡轮机的尺寸、重量和建造成本增加，并且这种关系现在是建造和构建具有相关较大推进器直径和位于水面上方较高位置的毂的较大涡轮机的几个限制因素之一。

虽然推进器(其捕获风并且作为产生能量的基础)的扫掠面积对于规模随着二次方的比例而增加，但是结构元件的体积以及重量将随着接近三次方的比例而增加。

增加的重量通常导致结构上更大的负载，尤其是由于发电机和桅杆顶部推进器的重量。

更大的推进器直径将增加位于离桅杆更远处的推进器叶片的偏转，这反过来增加了重量。更大的推进器直径也将遇到从较低位置流入直到叶片到达其顶部位置的空气的速度的巨大变化，例如在海拔50米以上的较低位置中的推进器末端和在海拔450米以上的较高位置中的推进器末端可能经历25％的风速增加，而如今在海拔230米以上的较高位置中的更普通的推进器直径将经历16％的风速增加，这是使用以下运算项发现的:

V顶＝V底*(Z顶/Z底)^0,1，其中V表示速度，Z表示海拔高度。

为了补偿推进器叶片升力的差异以及对发电机转矩的贡献，在大约4-5秒的持续时间内，通过推进器的半转(half turn)，当前实施例中的推进器叶片可绕它们的纵向轴线旋转从而通过升力的相应变化来调节相对于流入空气的角度。随着直径的增加，叶片的重量和相应的质量惯性将变得太大而不允许如此快速的旋转。因此，必须将大直径推进器固定地连接到毂上，并且必须通过使用多个襟翼来改变沿着叶片纵向的旋转角度，这些襟翼在任何时候都可以通过致动器被单独且快速地设置到最佳角度。

由变化的风力条件引起的推进器叶片的不平衡可能导致结构的振荡和振动，这与增加的负载一起，对单元的构造和基础提出了更高的要求，总的来说，构造成本将显著增加。

因此，目前期望的产量增加将主要通过从陆地和浅海岸水域中按已知模式增加多个标准化单元来实现，该生产会占据很大面积。

这种布置往往会产生重大的环境后果，例如，会对鸟类种群构成威胁，嵌入式锚定系统、电力和信号电缆会对海底造成干扰，从而影响海洋生物，进而影响渔业。所需的面积也将成为捕鱼和航运的障碍。

因此，需要一种系统来增加发电单元的容量，而不大幅增加尺寸和重量，从而减少单元的数量，从而减少对自然的影响。

涡轮机的输出由推进器和发电机的效率决定。因此，希望提高推进器在所有变化的风力条件下输送尽可能多的升力和扭矩的能力，并将其与调节发电机上的负载相结合，从而优化涡轮机的总输出。对一直运行的推进器和多个发电机可变表面的最佳设置进行控制的过程由中央单元控制，该中央单元接收来自推进器叶片、发电机和风力涡轮机外部的传感器的数据。

技术现状的披露

Teco-Westinghouse电机公司(www.tecowestinghouse.com)制造DC直流电机，该电机包括共用轴，在该轴上装配有成一排的两个电动转子，相关的独立定子装配在共用壳体的内部。电机不是被设计为通过将转子/定子单元脱离接合来调节性能。这种电机通常用于空间条件要求结构高度较小的地方，如潜艇。