[發明專利]垂直軸風力發電系統結構及控制方法

有效

• 申請號: 201110350739.1
• 申請日: 2011-11-05
• 公開（公告）號: CN102392792A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 劉立群;劉春霞;孔屹剛;孫志毅
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D7/06
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 王思俊

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，具體涉及一種在各種風速狀況下都可以具有較高自啟動性能和輸出效率的垂直軸風電機組的系統結構和控制方法。

技術背景

目前，可再生能源的開發和利用日益得到各國政府的關注，通過風電機組將風能轉換成電能的國內外市場非常巨大。據2004年歐盟聯合研究中心預測，到本世紀末，風力發電在整個世界能源供應中的比率將超過10％。垂直軸風力發電系統(以下將簡稱為“系統”)包括升力型和阻力型兩種，系統的優點是噪聲小、振動小、與高層建筑物融合良好等，存在的問題是阻力型系統的輸出效率低，而升力型系統的自啟動能力差。在不久的將來，將系統與城市高層建筑相結合將成為低碳城市的重要組成部分，升力型系統具有較高的輸出效率，在未來將成為系統與建筑物融合的主力型垂直型風力發電機組，但這種類型的垂直軸風力發電機組的自啟動能力較差，因此，研究提供一種適于在各種風速狀況下系統都具有良好自啟動能力的控制方法是十分必要的。

圖1顯示了傳統Δ形垂直軸風力發電系統的結構，它包括：支架1、固定槳距角葉片2、2’、2”、頂部組合件3、固定連接桿4、4’、4”、發電機5、中部組合件6、底部組合件7。其中頂部組合件3包括有軸承和頂部底盤，中部組合件6包括有軸承和中部底盤，底部組合件7包括制動裝置8、數據采集和控制模塊9、耗能電阻10和底座。菱形結構如圖2所示，與Δ形結構不同處是其固定連接桿4、4’、4”可以不要，如果要安裝固定連接桿4、4’、4”，則必須增加中部連接底盤12。上述兩種結構的垂直軸風力發電系統存在系統不能夠進行自啟動及輸出功率低的缺點。

發明內容

本發明目的是提供一種對現有技術進行改進了的結構及控制方法，可有效地克服現有技術存在的缺點。

本發明是這樣實現的，如圖3所示Δ型結構，其基本結構包括支架1、固定槳距角葉片2、2’、2”、頂部組合件3、發電機5、底部組合件7。其中頂部組合件3包括有軸承和頂部底盤，底部組合件7包括制動裝置8、數據采集和控制模塊9、耗能電阻10和底座。其特征是將現有技術結構中固定槳距角葉片2、2’、2”與中部組合件6之間的固定連接桿4、4’、4”改換為迎風角可調控的變槳距角葉片13、13’、13”，中部組合件6改換為可通過擾動觀察或模糊邏輯最大功率跟蹤法調控槳距角的中部控制組合件14。菱形結構如圖4所示，其特征是將現有技術結構中固定槳距角葉片2、2’、2”與中部連接底盤12之間的固定連接桿4、4’、4”改換為迎風角可調控的變槳距角葉片13、13’、13”，中部連接底盤12改換為可通過擾動觀察或模糊邏輯最大功率跟蹤法調控槳距角的中部控制組合件14。其中中部控制組合件14如圖5所示，包括步進電機15、15’、15”、信號接收和控制模塊16、軸承17和底座18。