[實(shí)用新型]一種具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220557474.2
• 申請(qǐng)日: 2012-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202832969U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文廣;劉吉臻;謝力;曾德良;牛玉廣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00;F03D11/00
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片控制裝置。

背景技術(shù)

全球存在豐富的風(fēng)力資源。近十年來(lái)，伴隨著全球?qū)Νh(huán)境問(wèn)題日益重視、高油價(jià)和風(fēng)電技術(shù)日益成熟，全球風(fēng)電獲得了超常發(fā)展，我國(guó)風(fēng)電的發(fā)展尤為迅速。大型風(fēng)力機(jī)和大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)發(fā)電正成為風(fēng)能有效利用的主要形式。

風(fēng)力機(jī)葉片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，受到來(lái)自各種不同來(lái)源氣流的快速波動(dòng)荷載作用，包括湍流的風(fēng)塔影、風(fēng)剪切和偏航等所造成的。空氣流在柔性葉片上產(chǎn)生不規(guī)則彈性振動(dòng)，尤其葉片在垂直于旋轉(zhuǎn)平面上的彎曲振動(dòng)即揮舞，是造成風(fēng)力機(jī)疲勞載荷的重要因素之一。近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的規(guī)模利用，風(fēng)力機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)尺寸在持續(xù)增大，但也增加了風(fēng)力機(jī)葉片上的載荷。由于葉片載荷影響了其他組件如機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和桿塔的載荷，導(dǎo)致風(fēng)電總成本急劇攀升。單純降低傳統(tǒng)的固定翼形葉片成本，對(duì)降低總成本作用有限。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)背景技術(shù)中提到的現(xiàn)有大型風(fēng)力機(jī)葉片在降低疲勞負(fù)荷方面的缺點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型提出了一種具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片控制裝置。

其技術(shù)方案是，一種具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片控制裝置，其特征在于，所述裝置包括具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片、嵌入式振動(dòng)控制卡和上位機(jī)；所述具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片包括三個(gè)應(yīng)變傳感器、三根作動(dòng)器和參考應(yīng)變傳感器；所述嵌入式振動(dòng)控制卡包括ARM主控芯片、FPGA電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第一低通濾波器、信號(hào)調(diào)理器、壓控恒流源、第二低通濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器；

其中，所述三個(gè)應(yīng)變傳感器、信號(hào)調(diào)理器、第一低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、FPGA電路和ARM主控芯片順次連接；

所述FPGA電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二低通濾波器、壓控恒流源和三根作動(dòng)器順次連接；

所述參考應(yīng)變傳感器與所述模數(shù)傳感器連接；

所述ARM主控芯片與所述上位機(jī)通過(guò)USB接口連接。

所述三個(gè)應(yīng)變傳感器采用光纖應(yīng)變傳感器。

本實(shí)用新型的有益效果是，相對(duì)于固定翼形葉片，本控制裝置具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片在小幅（微米級(jí)）、低頻（0.1～500Hz）下的減振功能得以實(shí)現(xiàn)；提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，工作穩(wěn)定。本實(shí)用新型提高了風(fēng)力機(jī)葉片的抗載荷能力、抗疲勞性能以及優(yōu)化了風(fēng)力機(jī)葉片的氣彈特性。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型提供的一種具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本實(shí)用新型提供的一種具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片控制裝置的工作流程圖；

圖3是本實(shí)用新型提供的一種具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片控制裝置的權(quán)向量初值擬合算法流程圖；

圖4是本實(shí)用新型提供的一種具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片控制裝置的控制原理框圖；

圖5是本實(shí)用新型提供的一種具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片控制裝置的改進(jìn)型最小均方自適應(yīng)濾波算法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說(shuō)明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實(shí)用新型的范圍及其應(yīng)用。

圖1是本實(shí)用新型提供的一種具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖1中，所述裝置包括具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片、嵌入式振動(dòng)控制卡和上位機(jī)；所述具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片包括三個(gè)應(yīng)變傳感器、三根作動(dòng)器和參考應(yīng)變傳感器；所述嵌入式振動(dòng)控制卡包括ARM主控芯片、FPGA電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第一低通濾波器、信號(hào)調(diào)理器、壓控恒流源、第二低通濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器；

其中，所述三個(gè)應(yīng)變傳感器、所述信號(hào)調(diào)理器、第一低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、FPGA電路和ARM主控芯片順次連接；所述三個(gè)應(yīng)變傳感器用于采集具有襟翼結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)葉片的信息；所述信號(hào)調(diào)理器用于將三個(gè)應(yīng)變傳感器采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；所述第一低通濾波器用于濾掉高頻干擾信號(hào)；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；所述FPGA電路用于對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理；

所述FPGA電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二低通濾波器、壓控恒流源和三根作動(dòng)器順次連接；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；所述第二低通濾波器用于將階梯狀的模擬電壓量變成平滑曲線狀的模擬電壓量；所述壓控恒流源用于將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)；所述三根作動(dòng)器根據(jù)電流信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的伸長(zhǎng)或收縮進(jìn)而使襟翼擺動(dòng)產(chǎn)生不同角度；

所述參考應(yīng)變傳感器與所述模數(shù)傳感器連接；所述參考應(yīng)變傳感器用于提供參考信號(hào)；

所述ARM主控芯片與所述上位機(jī)通過(guò)USB接口連接，用于監(jiān)控嵌入式振動(dòng)控制卡的運(yùn)行狀況以及上位機(jī)與FPGA的命令和數(shù)據(jù)傳遞。