具有磁流变液器的风力发电系统技术方案

本申请提出一种具有磁流变液器的风力发电系统，风力发电系统包括叶轮、磁流变液器和同步发电机。叶轮用于受风能推动而旋转。磁流变液器包括主动轮、从动轮和线圈，主动轮与从动轮同轴且相对设置，主动轮与从动轮之间具有间隔，间隔填充有磁流变液，叶轮与主动轮传动连接以驱动主动轮旋转，主动轮通过磁流变液带动从动轮旋转，线圈套设间隔，线圈通电以产生磁场，磁流变液能够在磁场作用下改变密度和黏度以改变磁流变液器的变速比，使从动轮的转速保持恒定，从动轮与同步发电机的输入端相连，以驱动同步发电机稳定发电输出恒频电能。以驱动同步发电机稳定发电输出恒频电能。以驱动同步发电机稳定发电输出恒频电能。

【技术实现步骤摘要】
具有磁流变液器的风力发电系统


[0001]本技术涉及风力发电
，尤其是涉及一种具有磁流变液器的风力发电系统。

技术介绍

[0002]传统的风力发电系统包括叶轮、发电机以及变频器，叶轮在风能的带动下转动，进而驱动发电机发电，由于叶轮的转速受风况的影响较大，因此在复杂风况下，若将发动机产生的电能并入电网，需要配合逆变器等电力电子装置，而电力电子装置是一种静态设备，几乎不存在转动惯量，无法为电网提供必要的电压和频率支撑，增大了电网出现大的频率偏差的风险。

技术实现思路

[0003]本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术的实施例提出一种具有磁流变液器的风力发电系统。
[0004]根据本技术一方面实施例的具有磁流变液器的风力发电系统，包括叶轮，所述叶轮用于受风能推动而旋转；磁流变液器，所述磁流变液器包括主动轮、从动轮和线圈，所述主动轮与所述从动轮同轴且相对设置，所述主动轮与所述从动轮之间具有间隔，所述间隔填充有磁流变液，所述叶轮与所述主动轮传动连接以驱动所述主动轮旋转，所述主动轮通过所述磁流变液带动所述从动轮旋转，所述线圈套设所述间隔，所述线圈通电以产生磁场，所述磁流变液能够在所述磁场作用下改变密度和黏度以改变所述磁流变液器的变速比，使所述从动轮的转速保持恒定；同步发电机，所述从动轮与所述同步发电机的输入端相连，以驱动所述同步发电机稳定发电输出恒频电能。
[0005]根据本技术实施例提供的风力发电系统通过设置变速比可调的磁流变液器，使叶轮的动能能够稳定输入同步发电机中，使同步发电机能够恒频发电，同步发电机能够直接向电网中输电，替代了传统风力发电系统中的逆变器等电力电子装置。磁流变液器的恒定输出转速实现了风力发电系统电流频率的稳定输出，可以应对复杂风况，有效地解决了传动风力发电系统中存在的由于风况复杂引起的电流并网难题。
[0006]此外，由于本申请提供的风力发电系统并网时无需采用电力电子装置解耦、整流、调频、稳压，解决了目前电网中由电力电子装置的使用导致的总的转动惯量不断减小的问题，能够提高电网中的转动惯量，为电网提供必要的电压和频率支撑，降低了电网出现大的频率偏差的风险，使电力系统能够安全稳定的运行，并提高了电网高效接纳新能源的能力。
[0007]在一些实施例中，所述磁流变液器能够在预设范围内连续调节其变速比。
[0008]在一些实施例中，风力发电系统包括控制器，所述控制器用于调控所述磁流变液器的变速比，以使所述从动轮的转速恒定在预设转速，所述控制器包括：
[0009]输入转速检测模块，所述输入转速检测模块用于检测所述主动轮的转速；
[0010]运算模块，所述运算模块用于根据所述主动轮的转速和所述预设转速运算出所述
磁流变液器的理想变速比；
[0011]变速比控制模块，所述变速比控制模块用于根据所述理想变速比调控通入所述线圈的电流，以便改变所述磁流变液的密度和黏度，使所述磁流变液器的变速比为所述理想变速比。
[0012]在一些实施例中，所述磁流变液为包括磁性颗粒，所述磁性颗粒包括CoFe2O4、NiFe2O4、Fe3O4、Ni，Co、Fe、Fe
‑
Co合金和Ni
‑
Fe合金中的一种或多种。
[0013]在一些实施例中，所述磁流变液的密度为2.35
‑
5.55(g/cm3)，所述磁流变液的黏度为230.5
‑
265.5(MPa
·
s，10000s
－1
)。
[0014]在一些实施例中，风力发电系统还包括增速装置，所述叶轮与所述增速装置的输入端传动连接，所述增速装置的输出端与所述主动轮传动连接。
[0015]在一些实施例中，风力发电系统还包括增速装置，所述从动轮与所述增速装置的输入端传动连接，所述增速装置的输出端与所述同步发电机传动连接。
[0016]在一些实施例中，所述增速装置为具有固定变速比的变速装置，或者，所述增速装置为变速比可调的变速装置。
[0017]根据本技术另一方面实施例提供的风力发电系统的控制方法，包括：
[0018]所述叶轮受风能推动而旋转；
[0019]所述叶轮带动所述磁流变液器的所述主动轮旋转；
[0020]所述磁流变液在所述磁场作用下改变密度和黏度以改变所述磁流变液器的变速比，使所述从动轮的转速保持在预设转速；
[0021]所述同步发电机在转速恒定的所述从动轮的驱动下运转，产生频率恒定的电能。
[0022]在一些实施例中，所述风力发电系统的控制方法还包括步骤：
[0023]对所述主动轮的转速进行实时监测；
[0024]根据所述主动轮的转速和所述预设转速计算出所述磁流变液器的理想变速比；
[0025]根据所述理想变速比调控通入所述线圈的电流，以改变所述磁流变液的密度和黏度，使所述磁流变液器的变速比为所述理想变速比。
[0026]本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0027]图1是根据本技术实施例一的风力发电系统的示意图。
[0028]图2是磁流变液器的示意图。
[0029]图3是根据本技术实施例二的风力发电系统的示意图。
[0030]附图标记：
[0031]风力发电系统1；叶轮11；磁流变液器12；主动轮121；从动轮122；线圈123；磁流变液124；磁感应线125；同步发电机13；第一增速装置15；第二增速装置16。
具体实施方式
[0032]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本实用新
型的限制。
[0033]下面根据图1
‑
图3描述本技术的实施例的风力发电系统1。如图1所示，本技术实施例提供的风力发电系统1包括叶轮11、磁流变液器12和同步发电机13。
[0034]叶轮11用于受风能推动而旋转产生动能。磁流变液器12用于传导叶轮11由于转动产生的转动惯量，以及驱动同步发电机13产生并输出电能。
[0035]磁流变液器12包括主动轮121、从动轮122和线圈123。主动轮121为磁流变液器12的输入端，从动轮122为磁流变液器12的输出端。主动轮121与从动轮122同轴且相对设置，主动轮121与从动轮122之间具有间隔，间隔内填充有磁流变液124。叶轮11与主动轮121传动连接以驱动主动轮121旋转，主动轮121通过磁流变液带动从动轮122旋转。线圈123套设所述间隔，线圈123通电产生磁场，磁流变液124能够在磁场的作用下改变密度和黏度，以改变磁流变液器12的变速比(主动轮与从动轮122的转速比)，从而使从动轮122的转速保持恒定。也就是说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有磁流变液器的风力发电系统，其特征在于，包括：叶轮，所述叶轮用于受风能推动而旋转；磁流变液器，所述磁流变液器包括主动轮、从动轮和线圈，所述主动轮与所述从动轮同轴且相对设置，所述主动轮与所述从动轮之间具有间隔，所述间隔填充有磁流变液，所述叶轮与所述主动轮传动连接以驱动所述主动轮旋转，所述主动轮通过所述磁流变液带动所述从动轮旋转，所述线圈套设所述间隔，所述线圈通电以产生磁场，所述磁流变液能够在所述磁场作用下改变密度和黏度以改变所述磁流变液器的变速比，使所述从动轮的转速保持恒定；同步发电机，所述从动轮与所述同步发电机的输入端相连，以驱动所述同步发电机稳定发电输出恒频电能。2.根据权利要求1所述的具有磁流变液器的风力发电系统，其特征在于，所述磁流变液器能够在预设范围内连续调节其变速比。3.根据权利要求1所述的具有磁流变液器的风力发电系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器用于调控所述磁流变液器的变速比，以使所述从动轮的转速恒定在预设转速，所述控制器包括：输入转速检测模块，所述输入转速检测模块用于检测所述主动轮的转速；运算模块，所述运算模块用于根据所述主动轮的转速和所述预设转速运算出所述磁流变液器的理想变速比；变速比控制模块，所述变速比控制模块用于根据所述理想变速比调控通入所述线圈的电流，以便改变所述磁流变液的密度和黏度，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：张蔚琦，陈俊，白宁，范霁红，吴智泉，陈义学，刘江，沈峰，李海朋，韩雨辰，王际辉，兰昊，牛明宇，董博，李莹，
申请(专利权)人：国家电投集团科学技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：