三是解决了传动轴的轴承不能承受巨重的难题。传动轴改用管材以后,轴承不堪负重的问题也迎刃而解。
四是解决了小功率发电机发电大型化的难题。中泰集团的垂直轴风电装置,采用了多台发电机并联智能控制多级发电系统。智能控制多级发电系统的主要结构包括旋转轴底端的大盘齿轮和位于大盘齿轮四周的8个卫星齿轮、转速传感器、电控离合器、可编程控制器PLC以及发电机的结构。转速传感器与中心齿轮相连,用于检测中心齿轮的转速;控制器用于接收转速传感器检测到的转速,并根据转速控制齿轮与发电机离合。整个系统根据风速变化调控中心齿轮保持额定转速,并指令多台发电机平稳运行。
这种智能化的设计实现了中心齿轮的空载荷启动,降低了风车启动对风力的要求。可根据风速变化调控中心齿轮保持额定转速运行,并可调节和带动多台发电机运转,有利于充分利用风能资源,提高发电效率,实现风电机组的单台风机发电容量大型化。
五是独到的输变电系统。中泰垂直轴风电装置使用半直驱式永磁同步发电机,整流系统采用PWM-A/D整流系统,它由各自的PWM变流单元组成,而多重化PWM技术,实现多台PWM的并联,优化波形,每一变流单元均受同一台控制器控制。单台变流单元故障或退出,不影响其它变流单元正常运行;通过特殊设计,可以提供一定的冗余能力,使输出更稳定;采用PWM技术使输出波形近似正弦,谐波小,效率高。
50MW特大型垂直轴风力发电机组示意图
在运行过程中,发电机D1—D4全部或部分投入运行状态时,半直驱式永磁同步发电机组D1发出频率为30-50HZ、电压为690V的三相交流电输入PWM-A/D,由PWM-A/D实现发电机侧的AC/DC稳压及升压变换,直接形成1100VDC的电压源。再由PWM-D/A逆变流器变换成稳定电压(如400-10000V)和频率(f=50HZ)的三相交流电经变压器升压后输送到电网。如是非并网系统且是近距离小功率供电场所亦可取消升压环节,向用户直接供电,但需考虑供需平衡。