[發(fā)明專利]一種風(fēng)力機葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其控制方法

在審

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• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN110030152A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何科杉
• 申請（專利權(quán)）人: 汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 汕頭市南粵專利商標(biāo)事務(wù)所(特殊普通合伙) 44301
• 代理人: 余飛峰

本發(fā)明公開了一種風(fēng)力機葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括風(fēng)力機主體與均勻裝配在所述風(fēng)力機主體前端的若干個槳葉，以及用于支撐風(fēng)力機主體的支撐柱，所述槳葉的尾緣處設(shè)有襟翼，所述風(fēng)力機主體固定在所述支撐柱頂端，所述風(fēng)力機主體內(nèi)設(shè)有變槳距機構(gòu)與發(fā)電機，所述槳葉上設(shè)有襟翼控制機構(gòu)，所述發(fā)電機與所述變槳距機構(gòu)電連接，所述變槳距機構(gòu)調(diào)節(jié)所述槳葉，所述襟翼控制機構(gòu)調(diào)節(jié)所述襟翼。本發(fā)明還公開了一種應(yīng)用于上述風(fēng)力機葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明的一種風(fēng)力機葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其控制方法通過風(fēng)力機獨立變槳距和尾緣襟翼協(xié)同控制，可在較寬的載荷頻率范圍內(nèi)對風(fēng)力機載荷進(jìn)行及時有效的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到主動調(diào)節(jié)槳葉氣動性能，減小槳葉疲勞載荷的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)力機葉片技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種風(fēng)力機葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

為了充分利用風(fēng)力資源和降低風(fēng)電成本，單機大型化是風(fēng)力機發(fā)展的必然方向。風(fēng)力機通常采用槳葉變槳距控制調(diào)節(jié)功率和載荷。風(fēng)力機變槳距控制具有調(diào)節(jié)范圍大，不需要額外增加系統(tǒng)部件等優(yōu)點。然而，但隨著風(fēng)力機尺寸增大，槳葉柔性增加，槳葉載荷將更加復(fù)雜多變，且載荷分布的不均勻程度增強，變槳距控制的局限性越來越明顯，主要表現(xiàn)在：（1）由于槳葉慣性較大，變槳距控制無法及時應(yīng)對湍流風(fēng)況下快速變化氣動載荷；（2）葉片載荷分布的不均勻性隨著槳葉尺寸增大而增強，變槳距控制無法針對槳葉局部載荷施加有效控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題在于提供一種有效調(diào)節(jié)風(fēng)力機功率和載荷、提高風(fēng)力機槳葉控制品質(zhì)的風(fēng)力機葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其控制方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案為：

一種風(fēng)力機葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括風(fēng)力機主體與均勻裝配在所述風(fēng)力機主體前端的若干個槳葉，以及用于支撐風(fēng)力機主體的支撐柱，所述槳葉的尾緣處設(shè)有襟翼，所述風(fēng)力機主體固定在所述支撐柱頂端，所述風(fēng)力機主體內(nèi)設(shè)有變槳距機構(gòu)與發(fā)電機，所述槳葉上設(shè)有襟翼控制機構(gòu)，所述發(fā)電機與所述變槳距機構(gòu)電連接，所述變槳距機構(gòu)調(diào)節(jié)所述槳葉，所述襟翼控制機構(gòu)調(diào)節(jié)所述襟翼。

具體的，所述變槳距機構(gòu)包括若干個變槳距驅(qū)動器、變槳距控制器與前饋控制器，所述變槳距控制器固定在所述風(fēng)力機主體內(nèi)部并與所述發(fā)電機電連接，若干個所述變槳距驅(qū)動器設(shè)置在所述風(fēng)力機主體的前端內(nèi)部并分別與若干個所述槳葉相匹配，所述前饋控制器固定并突出的設(shè)置在所述風(fēng)力機主體的前端端部，所述變槳距控制器分別與所述變槳距驅(qū)動器、所述前饋控制器電連接，所述變槳距驅(qū)動器調(diào)節(jié)所述槳葉。

具體的，所述襟翼控制機構(gòu)包括應(yīng)力感應(yīng)器、襟翼驅(qū)動器與襟翼控制器，所述襟翼驅(qū)動器調(diào)節(jié)所述襟翼，所述應(yīng)力感應(yīng)器設(shè)置在所述槳葉的葉根處與所述變槳距驅(qū)動器相匹配，所述襟翼控制器設(shè)置在所述槳葉內(nèi)部，所述應(yīng)力感應(yīng)器、所述襟翼控制器與所述襟翼驅(qū)動器依次電連接。

具體的，所述變槳距驅(qū)動器包括變槳距電機與變槳距傳動結(jié)構(gòu)，所述變槳距傳動結(jié)構(gòu)與所述槳葉的葉根鉸接，所述變槳距電機驅(qū)動所述變槳距傳動結(jié)構(gòu)。

具體的，所述襟翼驅(qū)動器包括襟翼驅(qū)動電機、襟翼聯(lián)軸器與襟翼偏轉(zhuǎn)器，所述聯(lián)軸器連接所述驅(qū)動器與所述偏轉(zhuǎn)器，所述偏轉(zhuǎn)器與所述襟翼相連。

優(yōu)選的，所述前饋控制器內(nèi)設(shè)有測風(fēng)雷達(dá)。

本發(fā)明還提供了另一種解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案為：

一種用于上述風(fēng)力機葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

整體槳距角獲取，變槳距控制器獲取發(fā)電機的實際轉(zhuǎn)速與發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速，通過對發(fā)電機的實際轉(zhuǎn)速與發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速的比較得到發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差，進(jìn)而計算出槳距角；

風(fēng)速前饋槳距角獲取，通過測風(fēng)雷達(dá)獲取風(fēng)力機本體前端端部的風(fēng)速，作為來源風(fēng)速，前饋控制器通過來源風(fēng)速進(jìn)行計算，獲得風(fēng)力機各槳葉的風(fēng)速前饋槳距角；