[發明專利]智能垂直風力發電機葉片調節裝置及調節方法

無效

• 申請號: 201010548308.1
• 申請日: 2010-11-17
• 公開（公告）號: CN101975144A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 李子耕
• 申請（專利權）人: 李子耕
• 主分類號: F03D7/06
• 分類號: F03D7/06
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明涉及風力發電裝置領域，特別是一種智能垂直風力發電機葉片調節裝置，本發明還涉及一種用計算機控制葉片迎風角的方法。

背景技術

水能和風能都是一種豐富、可再生、清潔的能源，利用風力和水力給人類帶來的好處是非常明顯的。比起燃燒木頭、煤炭、石油發電，越來越多的利用風能和水能發電能夠減少二氧化碳以及其他嚴重危害空氣質量、導致酸雨、溫室效應、全球變暖的污染物產生，有利于改善環境質量。

風和水都是比較緩慢的流體，但這些流體中存在的能量卻是巨大的，緩慢流體的“能量密度”較小，因此，利用這類流體產生電能的發電機要足夠大。另外，因為風和海洋流的方向和速度不斷發生變化，發電機要能對這種變化作出迅速的反應，并相應調整，才能使發電機達到更高的發電效率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種智能垂直風力發電機葉片調節裝置，通過感應器對風的流速和方向的變化作出感應，再通過計算機快速準確算出風葉對這種變化所需做出的調整量，并指揮相應裝置驅動發電機風葉作出相應調整；本發明還提供一種計算機調節葉片的方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種智能垂直風力發電機葉片調節裝置，包括垂直中心軸、風輪、發電機、葉片迎風角調節裝置；所述風輪包括上風葉支撐臂、下風葉支撐臂和風葉，所述的葉片迎風角調節裝置包括感應器、風輪控制計算機和伺服步進裝置，所述的上風葉支撐臂和下風葉支撐臂分別安裝在所述的垂直中心軸的上下兩端，所述風葉通過其中部的軸安裝在上風葉支撐臂和下風葉支撐臂之間，并繞軸自轉，所述的軸與垂直中心軸平行；所述風輪控制計算機安裝在垂直中心軸頂端，其上有感應器，所述伺服步進裝置安裝在上風葉支撐臂和風葉之間或者下風葉支撐臂和風葉之間，所述伺服步進裝置包括伺服步進電機和與電機連接的傳動齒輪，所述垂直中心軸下部設有傳動齒輪，所述傳動齒輪與發電機連接。

所述的感應器至少由一個感應器組成。

所述的風葉至少有三個；風葉的葉片水平布置或垂直布置。

所述風輪控制計算機與所述感應器和伺服步進裝置通過導線或無線連接。

一種智能垂直風力發電機葉片調節裝置的調節方法，包括如下步驟：

(1)風輪控制計算機數據初始化；

(2)讀取感應器傳遞的風向、風速數據；

(3)讀取感應器傳遞的風輪旋轉速度；

(4)讀取感應器傳遞的風葉的葉片迎風角；

(5)風輪控制計算機根據接受的數據計算出葉片最佳迎風角度，并與葉片實際迎風角比較，算出葉片控制角；

(6)控制伺服步進裝置旋轉葉片至控制角；

(7)重復步驟(4)～(6)調整其他葉片；

(8)所有葉片調整完后，重復上述步驟(2)-(7)，進行下一輪葉片調節。

所述的風輪控制計算機控制風輪轉速和風速的關系為：當風速為4m/s-7m/s時，轉速為65-110rpm的變速；當風速大于8m/s時，轉速為125rpm的恒速運轉。

本發明裝置有至少三片風葉，這些葉片以一定旋轉速度繞中心軸旋轉，每片風葉都具有一定的長度和自身的軸，該軸平行于自身的長邊以及中心軸，每片風葉都能夠繞著自身的軸旋轉。由于風或水等流體的方向和速度不斷發生變化，風葉根據流體的變化，繞自身軸旋轉，以達到最佳迎風角以及繞中心軸最佳的旋轉速度，從而使風葉能夠提供繞中心軸旋轉速度方向最大的力矩，從而提高發電裝置的效率。

本發明通過計算機控制風葉做自身調整，計算機包括一條輸入通道和一條輸出通道，輸入通道用來接收傳感器測得的流體的速度和方向，風葉的角位置以及風葉繞中心軸旋轉速度的信號，輸出通道用來發送調整風葉到最佳迎風角的信號，通過安裝在每片風葉上方的伺服步進裝置調整風葉到最佳位置。流體的速度和方向總是不斷變化，通過計算機控制能夠使本發電裝置更準確，迅速對這種變化作出反應。

風力發電裝置的葉片可以水平布置，也可以垂直布置，本發明的葉片采用垂直布置。通常風或水等流體都是平行于地面或液面運動的，葉片垂直于地面或液面布置，能夠更全方位的接觸流體，從而對流體的變化更迅速、有效的作出適應性調整，更好的提高發電裝置的效率。

有益效果

本發明的有益效果是，通過引入計算機調控葉片最佳迎風角，能夠使葉片更加精確、迅速的調整到最佳迎風位置，從而更好的提高發電機的發電效率；使整個風力發電機的結構更加緊湊，體積更小，便于設計、制造、安裝和維護。

附圖說明

圖1是伺服步進裝置在上部的本發明整體結構示意圖。

圖2是伺服步進裝置在下部的本發明整體結構示意圖。