[發(fā)明專利]調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210579962.8
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN103899477A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鋼;徐燕驥;朱俊強(qiáng);聶超群;楊凌元
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置。

背景技術(shù)

能源是國民經(jīng)濟(jì)重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是人類賴以生存的基本條件，國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度和人民生活水平的提高都有賴于提供能源的多少。傳統(tǒng)化石能源的逐步耗竭，以及對環(huán)境的污染，使能源危機(jī)已明顯逼近。

風(fēng)能被稱為“未來的能源”，它與傳統(tǒng)能源如煤、石油和原子能不同，既不會(huì)對環(huán)境造成污染，也不會(huì)枯竭。在生活水平逐漸上升的發(fā)展中國家，風(fēng)能是一種安裝簡便而有效的能源，而且常常是可向偏遠(yuǎn)地區(qū)供電的唯一方式。在工業(yè)化國家，風(fēng)能不失為一種兼顧能量增容和環(huán)保要求的新型能源。

與大多數(shù)能源的成本在上漲不同，隨著技術(shù)的進(jìn)步，風(fēng)能的成本卻下降，風(fēng)能的經(jīng)濟(jì)性在不斷提高。比如，丹麥的一座大風(fēng)力發(fā)電站的發(fā)電成本近10多年來降低了約三分之二。本發(fā)明正是針對降低風(fēng)電成本、保障風(fēng)力機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行而提出的。

風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行過程中，環(huán)境中的風(fēng)速和風(fēng)向是經(jīng)常變化的，因此風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速也會(huì)經(jīng)常波動(dòng)，使風(fēng)力機(jī)運(yùn)行偏離設(shè)計(jì)工況，這一方面會(huì)降低風(fēng)力機(jī)捕獲風(fēng)能的效率，另一方面會(huì)造成風(fēng)力機(jī)提供能量的波動(dòng)，此外如果風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速過高還會(huì)帶來安全問題，如造成風(fēng)力機(jī)葉片斷裂等事故，因此需要對風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，使風(fēng)力機(jī)盡可能在最優(yōu)的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行，獲得盡可能高的風(fēng)能利用率。而現(xiàn)有的調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速方式都是基于機(jī)械的方式，如通過改變?nèi)~片的角度、改變風(fēng)輪的角度等機(jī)械方式來實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。但是，采用機(jī)械方式的調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速裝置不僅增加了風(fēng)力機(jī)葉片的負(fù)擔(dān)，并且由于其存在運(yùn)動(dòng)部件，非常容易損壞，從而對設(shè)備的后期保養(yǎng)與維護(hù)造成困擾。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

為解決上述的一個(gè)或多個(gè)問題，本發(fā)明提供了一種調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置，以盡可能地使風(fēng)力機(jī)在最優(yōu)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置。該裝置包括：轉(zhuǎn)速傳感器，用于測量風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速；高壓交流電源，用于為第一激勵(lì)電極組和第二激勵(lì)電極組提供高壓交流激勵(lì)；等離子體激勵(lì)器，包括：絕緣介質(zhì)層，附著于風(fēng)力機(jī)葉片表面的絕緣材料上；至少一第一激勵(lì)電極組，設(shè)置于絕緣介質(zhì)層上，用于在高壓交流激勵(lì)作用下，在靠近風(fēng)力機(jī)葉片的區(qū)域產(chǎn)生與來流方向相同的低溫等離子體，以加速風(fēng)力機(jī)葉片的轉(zhuǎn)速；至少一第二激勵(lì)電極組，設(shè)置于絕緣介質(zhì)層上，用于在高壓交流激勵(lì)作用下，在靠近風(fēng)力機(jī)葉片的區(qū)域產(chǎn)生與來流方向相反的低溫等離子體，以降低風(fēng)力機(jī)葉片的轉(zhuǎn)速；以及控制器，與轉(zhuǎn)速傳感器相連接，用于當(dāng)風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速高于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速范圍的上限值時(shí)，連通高壓交流電源和第一激勵(lì)電極組；當(dāng)風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速低于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速范圍的下限值時(shí)，連通高壓交流電源和第二激勵(lì)電極組。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置通過等離子體流動(dòng)控制方法調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速，可以減小風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)，使風(fēng)力機(jī)運(yùn)行在設(shè)計(jì)工況下，提高風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用率，其具有以下有益效果：

(1)等離子激勵(lì)器結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，調(diào)節(jié)方便，不會(huì)增加風(fēng)力機(jī)葉片的負(fù)擔(dān)；

(2)激勵(lì)電極組通過等離子體流動(dòng)控制風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速，不涉及任何運(yùn)動(dòng)部件，保養(yǎng)和維護(hù)較為容易；

(3)結(jié)合轉(zhuǎn)速傳感器，實(shí)時(shí)感知當(dāng)前狀態(tài)下風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速，不需要人為干預(yù)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的主動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)；

(4)激勵(lì)電極組功耗低、激勵(lì)參數(shù)容易調(diào)節(jié)，并且激勵(lì)作用頻帶寬和，響應(yīng)迅速，對風(fēng)力機(jī)沒有任何負(fù)面影響，可以保證風(fēng)力機(jī)高效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速裝置中等離子體激勵(lì)器的示意圖；

圖3為圖2所示調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速裝置激勵(lì)電極組中第一激勵(lì)電極組進(jìn)行離子激勵(lì)的原理示意圖；

圖4A給出了在等離子體激勵(lì)作用下風(fēng)力機(jī)葉片發(fā)生流動(dòng)分離示意圖；

圖4B給出了等離子體激勵(lì)抑制風(fēng)力機(jī)葉片吸力面流動(dòng)分離示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。