[發明專利]風力發電機葉輪方向控制裝置

無效

• 申請號: 201310117801.1
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN103266991A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 黃榮華;陳琳;王恒超;張之;金曉強;尹濤;向柳;周濤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;F03D9/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 方放

技術領域

本發明屬于風力發電機葉輪主動迎風裝置，具體涉及一種風力發電機葉輪方向控制裝置，可用于中小型風力發電機。

背景技術

歐洲風能開發利用一直走在世界前列，占全球風電總裝機容量的60.4％。我國風電場于1986年始建，截止至2011年居全球第五位。由于風力發電起步較晚，雖然整體裝機容量較大，但實際風能利用系數只有25％，與世界先進水平40％相比還有一定的差距。現今我國風力發電機的發電效率只有52％左右，主要有兩個損失，一是風能轉化為葉輪的轉動機械能的損耗，二是發電機將葉輪機械能轉化為電能的損耗。而在我國大型發電機組風能利用率較高，且裝機容量也較大。但其受平行風場和地勢的影響，使得其選址大大受限。分析我國地勢分布和氣象報告可知，大型風力發電機組很難在我國得到廣泛的推廣，由此小型風力發電機就走進人們的視線。現有的中小型風力發電機多用于公路旁，江河湖泊旁，山區，漁船和家用等。這些應用場所風向多變且不穩定，為了最大化地利用風能，風力發電機要緊隨風向變化不斷調整葉輪平面，使風力發電機處于迎風狀態。調整葉輪平面迎風有兩類裝置：一種為被動迎風裝置，即在風力作用下驅使舵輪(其旋轉平面與葉輪旋轉平面相垂直)旋轉，并通過一套齒輪傳動系統使葉輪偏轉對風，因風向具有離散性，被動迎風會導致葉輪平面頻繁擺動，對調向機構的壽命產生影響；另一種是主動迎風裝置，由直流電機構成控制系統，來調整葉輪使其對準風向，主動迎風裝置的迎風過程具有高度的靈活性和可控性，應用愈加廣泛，但不能全方位迎風，見徐德，諸靜：“風力發電機風向隨動控制系統”，太陽能學報，2000，21(2)：186-191。

發明內容

本發明提供一種風力發電機葉輪方向控制裝置，解決現有主動迎風裝置存在的不能全方位迎風問題。

本發明所提供的一種風力發電機葉輪方向控制裝置，包括支桿、機架、水平電位器、豎直電位器、水平直流電機、豎直直流電機、水平風向傳感器、豎直風向傳感器和PLC控制器，其特征在于：

所述支桿的桿身上固接有齒輪圈，所述機架通過推力軸承安置在支桿上端并與支桿轉動配合，所述機架上固接有支架，導桿中部通過轉軸和兩個滾動軸承與支架轉動配合，導桿左端用于固接風力發電機；水平電位器外殼和豎直電位器外殼固定在支架上，水平電位器的外伸軸為豎直方向，穿過機架頂面通孔固定在支桿頂端中心；豎直電位器的外伸軸為水平方向，與所述轉軸固接并同軸；

所述機架側面固接有安裝座，所述水平直流電機和豎直直流電機分別裝于安裝座上，水平直流電機的電機軸為豎直方向，豎直直流電機的電機軸為水平方向，傳動齒輪固接在水平直流電機的外伸電機軸上并與齒輪圈嚙合構成行星齒輪結構；豎直直流電機的外伸電機軸與搖桿一端垂直固接，搖桿另一端通過銷軸和連桿下端轉動連接，連桿上端通過銷軸和導桿右端轉動連接；

所述齒輪圈下方的支桿上垂直固接有橫桿，橫桿兩端分別懸掛水平風向傳感器和豎直風向傳感器，所述水平風向傳感器和豎直風向傳感器結構相同，各自均包括外框架、松緊螺釘、感風片、旋轉軸、平衡螺釘、電刷片、環形電阻圈，所述外框架由頂點呈矩形分布的四根平行支撐桿和頂板、隔板、底板組成層架結構，底板上表面中心具有凹槽，環形電阻圈圍繞所述凹槽固接在底板上表面，兩端呈圓錐形的旋轉軸穿過隔板中心透孔，旋轉軸底端頂在所述底板的凹槽內，旋轉軸頂端由與頂板螺紋配合的松緊螺釘頂住，所述隔板上方的旋轉軸固接有感風片，所述隔板下方的旋轉軸自上而下依序固接有平衡螺釘和電刷片，電刷片的端部和所述環形電阻圈滑動接觸；所述水平風向傳感器的旋轉軸和豎直風向傳感器的旋轉軸互相正交；所述水平風向傳感器和豎直風向傳感器中，各自環形電阻圈的兩端分別通過導線連接電源正負極，各自松緊螺釘通過一根導線輸出電壓；

所述PLC控制器固定于所述支桿下部，所述水平風向傳感器和水平電位器的輸出電壓分別由導線接入PLC控制器的兩個輸入接口進行電壓比較，PLC控制器的兩個輸出接口分別連接兩個繼電器，控制這兩個繼電器的開合從而控制水平直流電機的正傳和反轉；豎直風向傳感器和豎直電位器的輸出電壓分別由導線接入PLC控制器的另外兩個輸入接口進行電壓比較，同時PLC的另外兩個輸出接口分別連接另外兩個繼電器，控制這兩個繼電器的開合從而控制豎直直流電機的正傳和反轉。