[發明專利]一種面積可連續變化的新型風力發電機葉片

在審

• 申請號: 201711061528.X
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN109751203A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 劉奕男;劉卜瑋;戴斌斌;程亦薇;胡躍;杜艷君;吳東垠
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F03D80/00
• 分類號: F03D80/00;F03D7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種面積可連續變化的新型風力發電機葉片，包括具有圓角的矩形通透空間的葉片主體、可滑動的遮風板、連接滑動葉片和固定葉片的滑軌、動力裝置、風速傳感器、動力裝置控制器和進行風速分析并傳遞給控制器的控制系統。風力發電機工作時，風速傳感器實時測量風速，并將風速信號傳遞給控制系統。通過上述方式，本發明能夠通過控制動力裝置控制遮風板的滑動，改變葉片主體通透空間的面積，使葉片的迎風面積滿足風力發電機在當前風速下處于額定輸出風速功率范圍的條件，大幅度擴展風力發電機的風速適用范圍。

技術領域

本發明涉及風力發電設備技術領域，特別是涉及一種可調節面積的通透空間，從而實現面積改變的新型風力發電機葉片。

背景技術

風力發電沒有燃料問題，也不會產生輻射或環境污染，是一種極具規模開發潛力的清潔可再生能源利用方式。其中，風力發電機葉片的設計直接影響風能的轉換效率，進而影響年發電量，是風能利用的重要一環。由中國空氣動力研究與發展中心的數據可知，現有小型風力發電機的風能利用率只有23％-29％。此外，一般發電機可利用風速范圍為3-25m/s。

現有風力發電機的原理是利用風力帶動風力發電機的葉片旋轉，再通過增速機將旋轉的速度提升來促使發電機發電。目前市場上的風力發電機在風速較小時，葉片轉速較低，當風速逐漸增大時，葉片轉速也隨之增大，導致輸出電壓不穩定。同時，在風速較大時，為防止葉片轉速過高導致發電裝置燒毀，風力發電機會停止工作，即到達切出風速，這也就限制了風力發電機的工作風速范圍，降低了發電效率。而目前市場上改變迎風面積的設備，迎風面積變化并非連續，導致了迎風面積離散變化而風速連續變化不能實時匹配，輸出電壓不穩定。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種面積可連續變化的風力發電機葉片，能夠解決風力發電機切出風速較低，輸出功率在工作風速范圍內不穩定的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：

提供一種面積可連續變化的新型風力發電機葉片，包括具有圓角的矩形通透空間的葉片主體1、可滑動的遮風板2、連接滑動葉片和固定葉片的滑軌3、動力裝置4、風速傳感器5、控制器6、進行風速分析以及傳遞給控制器的計算機系統7和通透空間8。

所述葉片主體1由常規葉片中間打開一個具有圓角的矩形通透空間，寬度為所處位置葉片寬度的1/4，長度為葉片總長度的1/6，葉片主體1和遮風板2共同構成一根完整的面積可連續變化的新型風電機葉片。

所述遮風板2與葉片主體1通透空間形狀相契合，而且遮風板2在滑動時可以與葉片主體蒙皮內表面保證不干涉的條件下盡可能的貼合。

滑軌3可以將遮風板2和葉片主體1連接起來，使遮風板2能夠通過動力裝置4在滑軌3上移動進行通透空間的打開和遮擋，從而可以獲得連續可變的迎風面積，遮風板2既可以完全遮擋通透空間形成與常規葉片一樣的完整葉片，也可以完全收入中空的葉片中，使得葉片的迎風面積降到最小。

在風力發電機的工作過程中，風速較低時(在原設計的風速范圍內)，遮風板完全遮住通透空間，整個葉片是一個整體，外形與常規風力發電機葉片相同；若風速逐漸增大并達到原設計風速上限后，隨著風速的進一步增加，風速傳感器實時地將風速信號傳遞給動力裝置，從而控制遮風板在滑軌上移動，隨著風速的增加，位移不斷增大，葉片的迎風面積逐漸減小。當風速增加到一定值時，遮風板完全收入到葉片主體的中空部位內，此時葉片的迎風面積最小，抵消了高風速帶來的風力發電機功率過載；若風速繼續增大，則無論遮風板位于哪個位置，風力發電機均無法保持在額定輸出功率范圍內，此時風力發電機只能停止工作。

本發明的有益效果是：