高空塔架嵌入式立式风力发电系统技术方案

本发明专利技术公开一种高空塔架嵌入式立式风力发电系统，包括高空塔架、GPS授时发电机励磁并网控制系统、立式风力发电系统。所述立式风力发电系统安装在高空塔架上，采用GPS定时励磁并网控制方式，由GPS授时定时器控制励磁并网控制系统，由励磁并网控制系统分别控制集风系统与立式发电机励磁控制系统，控制集风板张开的角度调节风力发电机进风量、调节发电机转速与发电机输出电压波形的幅值频率与相位。本发明专利技术体积小，易于安装维修，运行性能稳定，抗暴风能力强，发电质量性能优良，适用于高空信号发射塔与高压输电塔架及其他各类高空框架作为立式风力发电机的框架，适于在各种天气及地理环境中发电与应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电
的一种立式风力发电系统，具体地说，涉及的是一种高空信号发射转播塔架嵌入立式风力发电系统。
技术介绍
随着世界能源危机的发生，利用风力动能发电作为新能源已经成为现代社会发展的热点。传统的三浆叶风力发电机的发电机组与增速器均安装在塔筒顶端的高空，长大沉重的风叶斜挂在侧面，并需要重大的配重体。考虑到风叶、增速器，发电机组、配重体再加上沉重的机仓，利用塔筒支持在高空，则风力吹动会产生巨大的翻倒力矩；无法抵抗狂风的吹毁与冰冻的损坏；同时，三浆叶风力发电机需要迎风旋转，转动直径大，无论如何无法装在发射塔上。 经对现有技术的文献检索发现，申请号为201110062062. I的中国专利技术专利申请，该专利申请提出“一种手机信号发射塔基站供电系统，垂直风力发电机设置于手机信号发射塔的顶端，其电能输出端依次通过整流器和稳流器与氢气发生器连接，同时该电能输出端依次通过逆变器、整流器和稳流器与基站的用电单元连接；氢气发生器的氢气输出端与氢气存储器连接；氢气存储器与氢燃料电池连接；氢燃料电池的电能输出端与基站的用电单元连接。垂直风力发电机产生的电能可以为基站供电，还可用于生产氢气，当垂直风力发电机风力不足或无法正常工作时，由氢燃料电池为基站供电，实现了对基站的不间断供电。”上述专利没有说明垂直风力发电机结构与外形特征，仅简述风能或太阳能发电与氢燃料电池等再生能源发电作为供电源，所述主要内容为风电与氢燃料电池蓄电构成的小容量不间断供电系统。检索中还发现，申请号为200810061068. 5的专利技术专利申请，该专利申请提出“一种利用风电的手机信号发射塔，包括圆锥筒形的塔架和配备安装的风力发电机组，其特征是，在所述的塔架上安装转台，在转台舱内安装电信设备和电瓶；所述的风力发电机组包括两组H型二翼双层风力发电机，每一组该H型二翼双层风力发电机包括两端盖都伸出轴的发电机和分别通过上、下联轴节连接在该轴的上下两端的上下两层H型风轮，该上下两层H型风轮的二翼叶片的夹角成为互间90°角；在所述的两组H型二翼双层风力发电机的一侧装有一对导流板。”上述专利利用圆锥筒形的塔架安装转台和在转台上安装H型二翼叶片风力发电机组，H型二翼双层风力发电机，其H型二翼叶片受风面积小，风能利用率低，输出功率小，需要装两台甚至于多台H型叶片发电机才能满足需要。申请人:于2010年曾经提出过申请号为201010272913. O的中国专利技术专利，该专利提供“一种集风立式风力发电系统，包括风动力系统、立式增速器与发电机，并网控制系统，风动力系统通过链式联轴器与增速器和发电机连接，发电机由励磁并网控制系统控制；风动力系统为箱体框架结构，包含风叶系统和集风与保护系统，上棚顶、下棚板和集风板连接形成风洞式箱式集风与保护系统。”本专利技术在该专利的基础上进一步改善创新，将其与塔架(比如微波信号发射塔、无线信号转播塔、高压电输电塔架等)进行配合，构成新式立式风力发电系统，为信号发射转播塔提供稳定不间断的供电电源。也可以利用高空信号发射塔架或高压输电铁塔安装立式风力发电机，可以有效的利用高空塔架的风力资源，又可以省去原有立式风力发电机的框架，节约大量的钢材。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种安装在现有高空塔架上的高空塔架嵌入式立式风力发电系统，利用信号发射转播塔架作为立式风力发电机的框架，把风力发电机的安装在信号发射转播塔架内，或把立式风力发电机的框架作为信号发射塔的一部分嵌入到信号发射塔中，构成高空塔架式立式风力发电系统，为信号发射转播塔上的用电装置提供不间断的供电电源。本系统结构稳固、运行性能稳定，风力利用率高，输出功率大，便于组装维护，从而克服了现有技术中的不足。为实现上述专利技术目的，本专利技术所述的塔架立式风力发电系统，包括高空塔架、GPS授时发电机励磁并网控制系统与立式风力发电系统；所述立式风力发电系统安装在高空塔架上，所述GPS授时发电机励磁并网控制系统采用GPS授时控制所述立式风力发电系统，实·现发电机与电网在同步同频率同相位过零点时并网与切除，实现对电网无冲击；所述立式风力发电系统安装在高空塔架上，其安装方式为以下中的任一种第一，所述立式风力发电系统的框架安装在高空塔架的内部，利用高空塔架的立柱与横梁，把风力发电机的框架与横梁连接固定在一起。第二，所述立式风力发电系统的框架作为所述塔架的一段嵌入到高空塔架中；利用高空塔架的立柱与横梁，把风力发电机的框架与横梁连接固定在一起，把高空塔架与风力发电机框架连接固定为一个整体；第三，所述高空塔架直接作为所述立式风力发电系统的框架；利用高空塔架的框架与横梁作为风力发电机的框架与横梁，把风力发电机的机轴横梁安装在高空塔架的横梁上。本专利技术利用高空塔架作为立式风力发电机的框架构成风力发电系统，可以满足大功率信号发射转播塔与无线转播塔等的交直流供电用，也可以利用高压输电塔架或其他类高空框架为作为立式风力发电机的框架，以此构成风力发电系统，为各种用电装置提供不间断供电系统。在无电网供电系统的偏远地区，为了使发电机或由逆变器产生的正玄波电压电流波形与电网的频率与相位完全一致，本专利技术励磁控制系统采用GPS同步授时励磁并网控制系统，通过GPS同步授时严格控制发电机励磁系统与交流逆变器，使发电机与逆变器系统产生的正玄波电压电流波形与电网的频率与相位相一致。本专利技术由GPS同步授时控制励磁并网控制系统、逆变器系统，并分别控制集风保护系统与发电机系统，控制集风板张开角度调节风力发电机进风量、以此调节发电机转速与发电机输出电压波形的幅值频率与相位。同时，本专利技术由GPS同步授时系统控制整流蓄电装置、稳压变流装置与逆变器系统，使整流与稳压系统输出稳定的直流电压，使交流逆变器输出与电网电压相一致的电压电流波形及幅值频率与相位。所述立式风力发电系统包括风动力系统，集风与保护系统，联轴器，增速器，立式发电机，整流蓄电装置，稳压交流逆变装置，其中所述整流蓄电装置和稳压交流逆变装置连接GPS同步授时励磁并网控制系统，以此为信号发射转播塔等提供大功率交直流稳压供电系统。所述风动力系统包括风叶机轴与风叶系统，风叶系统安装固定在风叶机轴上。所述风叶系统包括风叶框、风叶叶体、折射导风板、固定支架以及风叶与机轴法兰盘，风叶框与风叶叶体内部钢带网焊接在一起构成风叶骨架，风叶骨架外部覆有光滑的碳纤维或玻璃钢，或者利用铝合金板与型材制成风叶整体，折射导风板与风叶框成60度角固定在风叶框上，折射导风板中部利用固定支架连接固定，每个风叶之间成120度角由机轴法兰盘连接固定在风叶机轴上，所述风叶机轴上沿轴向连接固定多层风叶 。风叶机轴由联轴器与增速器连接，发电机与增速器直接装配在一起，风吹风叶推动机轴沿水平旋转驱动发电机旋转发电。所述集风与保护系统包括分布在箱体框架四个侧面处的多个集风板，集风板的液压或电器驱动系统，上聚风板与下聚风板和多个固定集风板，形成风洞式的箱式集风系统。所述集风与保护系统包含集风板与驱动电机(或液压驱动系统)，集风板通过支臂与滑道与风机框架连接与驱动，驱动集风板张开与闭合。集风板张开为集风状态，闭合为保护状态。调节集风板张开的角度，可以调节风动力机的进风量与增速器发电机的转速。所述风叶机轴采用多段组合式机轴，包括上轴端、上轴管、上轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高空塔架嵌入式立式风力发电系统，其特征在于包括高空塔架、GPS授时发电机励磁并网控制系统与立式风力发电系统；所述立式风力发电系统安装在高空塔架上，所述GPS授时发电机励磁并网控制系统采用GPS授时控制所述立式风力发电系统，实现发电机与电网在同步同频率同相位过零点时并网与切除，实现对电网无冲击；其中：所述立式风力发电系统安装在高空塔架上，其安装方式为以下中的任一种：第一，所述立式风力发电系统的框架安装在高空塔架的内部，利用高空塔架的立柱与横梁，把风力发电机的框架与横梁连接固定在一起；第二，所述立式风力发电系统的框架作为所述塔架的一段嵌入到高空塔架中,利用高空塔架的立柱与横梁，把风力发电机的框架与横梁连接固定在一起，把高空塔架与风力发电机框架连接固定为一个整体；第三，所述高空塔架直接作为所述立式风力发电系统的框架,利用高空塔架的框架与横梁作为风力发电机的框架与横梁，把风力发电机的机轴横梁安装在高空塔架的横梁上。

【技术特征摘要】
1.一种高空塔架嵌入式立式风力发电系统，其特征在于包括高空塔架、GPS授时发电机励磁并网控制系统与立式风力发电系统；所述立式风力发电系统安装在高空塔架上，所述GPS授时发电机励磁并网控制系统采用GPS授时控制所述立式风力发电系统，实现发电机与电网在同步同频率同相位过零点时并网与切除，实现对电网无冲击；其中 所述立式风力发电系统安装在高空塔架上，其安装方式为以下中的任一种 第一，所述立式风力发电系统的框架安装在高空塔架的内部，利用高空塔架的立柱与横梁，把风力发电机的框架与横梁连接固定在一起； 第二，所述立式风力发电系统的框架作为所述塔架的一段嵌入到高空塔架中，利用高空塔架的立柱与横梁，把风力发电机的框架与横梁连接固定在一起，把高空塔架与风力发电机框架连接固定为一个整体； 第三，所述高空塔架直接作为所述立式风力发电系统的框架，利用高空塔架的框架与横梁作为风力发电机的框架与横梁，把风力发电机的机轴横梁安装在高空塔架的横梁上。2.如权利要求I所述的高空塔架嵌入式立式风力发电系统，其特征在于所述GPS授时定时励磁并网控制系统包括卫星授时信号接受装置、发电机输出频率相位励磁控制装置、智能并网控制装置；其中卫星授时信号接受装置接收卫星授时信号，由卫星授时信号控制发电机的励磁系统，并通过发电机输出频率相位励磁控制装置控制调节发电机输出电压与电流的输出频率相位，使风力发电机的输出频率相位与电网电压相一致；同时卫星授时信号控制智能并网控制装置，在发电机输出电压与电网一致时实现并网或使发电机与电网同时过零点时并网，使发电机并网与切除时对电网无冲击；由于大部分信号发射塔地处边远与高山之上远离电网，利用GPS授时时标信号，作为发电机励磁控制的频率与相位的同步时标信号，使风力发电机输出电压的频率与相位与电网信号高度统一，由此保持信号发射塔供电源与电网同步一致。3.如权利要求2所述的高空塔架嵌入式立式风力发电系统，其特征在于所述卫星授时信号接受装置接收卫星授时信号，分别控制集风保护系统与发电机励磁系统，即控制集风板张开角度调节风力发电机进风量、调节发电机转速与发电机输出电压波形的幅值频率与相位...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树广，
申请(专利权)人：李树广，
类型：发明
国别省市：