[發(fā)明專利]一種縱軸磁懸浮導(dǎo)向控制無差別風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910878163.2
• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN110630434B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭立成;牛志遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳華控能源科技有限公司
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D7/06;F03D9/25;F03D17/00;F03D80/00;G06Q50/06
• 代理公司: 北京挺立專利事務(wù)所(普通合伙) 11265
• 代理人: 葉樹明

1.一種縱軸磁懸浮導(dǎo)向控制無差別風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括采風(fēng)風(fēng)輪、縱軸磁懸浮發(fā)電設(shè)備、控制器、功率放大器、不可控型整流器、升壓轉(zhuǎn)換電路、電渦流位移傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、無線通信單元以及能量存儲模塊，其特征在于：

所述采風(fēng)風(fēng)輪，通過轉(zhuǎn)軸與縱軸磁懸浮發(fā)電設(shè)備連接，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并傳送至縱軸磁懸浮發(fā)電設(shè)備；

所述縱軸磁懸浮發(fā)電設(shè)備用于將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；

所述電渦流位移傳感器，分別于縱軸磁懸浮發(fā)電設(shè)備和控制器相連，用于測量縱軸磁懸浮發(fā)電設(shè)備中轉(zhuǎn)子的位移偏差，并將懸浮高度給定值與實(shí)際值比較得到誤差，并將獲得的所述誤差傳送至所述控制器進(jìn)行處理；

所述數(shù)據(jù)采集模塊，與所述控制器連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括分布式傳感器、信號調(diào)理電路、微處理器單元、以及數(shù)據(jù)傳輸單元，所述數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸單元發(fā)送給控制器；

所述控制器，接收來自數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)信息，用于控制縱軸磁懸浮發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和功率輸出，并將生成的控制量發(fā)送給功率放大器；

所述功率放大器，與所述控制器連接，根據(jù)從所述控制器接收到的控制量來生成控制電流，并傳送至縱軸磁懸浮發(fā)電設(shè)備以實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的控制；

不可控型整流器，與所述縱軸磁懸浮發(fā)電設(shè)備連接，用于將縱軸磁懸浮發(fā)電設(shè)備輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電；

升壓轉(zhuǎn)換電路，用于將所述不可控整流器輸出的直流電進(jìn)行電能變換；

無線通信單元，與所述控制器連接，用于實(shí)現(xiàn)所述控制器與上位機(jī)測試分析平臺的數(shù)據(jù)傳輸通信，所述無線通信單元采用UART轉(zhuǎn)WiFi無線模塊USR-WIFI232；

所述能量存儲模塊，與所述升壓轉(zhuǎn)換電路連接，用于存儲從機(jī)械能轉(zhuǎn)化得到的電能；

所述控制器包括伸縮因子確定單元、模糊控制單元、PID控制單元、復(fù)頻陷波器以及正弦余弦信號發(fā)生器；

復(fù)頻陷波器，與PID控制單元連接，用于抑制轉(zhuǎn)速同頻振動以及倍頻振動；

伸縮因子確定單元，用于通過對伸縮因子進(jìn)行模糊推理來確定伸縮因子，以動態(tài)調(diào)整論域大小，并將獲得的伸縮因子發(fā)送給模糊控制單元；

模糊控制單元，用于根據(jù)從所述伸縮因子確定單元處接收的伸縮因子，并結(jié)合模糊控制規(guī)則推理得到PID參數(shù)變化量，并將所述PID參數(shù)變化量發(fā)送給PID控制單元；

PID控制單元，用于根據(jù)從所述模糊控制單元處接收的所述PID參數(shù)變化量，并結(jié)合預(yù)設(shè)的初始值以得到PID控制參數(shù)，所述PID控制單元根據(jù)所述PID控制參數(shù)將控制量輸出至功率放大器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，

所述采風(fēng)風(fēng)輪采用雙葉片螺旋形結(jié)構(gòu)，包括封蓋、葉片的凹面、轉(zhuǎn)軸、葉片的凸面以及隔板，所述雙葉片螺旋形結(jié)構(gòu)的參數(shù)包括：旋轉(zhuǎn)直徑為0.75m、高1.2m、扭角為180°；

所述采風(fēng)風(fēng)輪的雙葉片螺旋形結(jié)構(gòu)包括圍繞轉(zhuǎn)軸對稱設(shè)置的雙葉片，在所述雙葉片的上下兩端均設(shè)置有封蓋，在所述葉片的凹面沿轉(zhuǎn)軸方向水平設(shè)置有等間隔的隔板；該螺旋形結(jié)構(gòu)的偏心系數(shù)G為0.19，封蓋直徑D與采風(fēng)風(fēng)輪直徑的比值D₀/D＝1.1，內(nèi)隔板數(shù)N為6，螺距P為6.0。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，

所述數(shù)據(jù)采集模塊中的微處理器單元采用MSP430芯片設(shè)計(jì)，并設(shè)置于縱軸磁懸浮導(dǎo)向控制無差別風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)場，所述數(shù)據(jù)采集模塊將分布式傳感器輸出的各類模擬和數(shù)字信號經(jīng)過調(diào)理變送、驅(qū)動整形變換成由微處理器單元臨時存儲的帶格式數(shù)字量信號，再由數(shù)據(jù)傳輸單元，按照預(yù)設(shè)的規(guī)則發(fā)送給控制器；微處理器單元MSP430的UART串口連接到數(shù)據(jù)傳輸單元并經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸單元將數(shù)據(jù)傳輸給控制器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述分布式傳感器中包括有風(fēng)速傳感器，該風(fēng)速傳感器的輸出是與風(fēng)速v大小成比例的TTL頻率信號，風(fēng)速傳感器的信號調(diào)理電路采用定時芯片NE555，將其高觸發(fā)端TH和低觸發(fā)端TR連接起來作為信號輸入端，構(gòu)成施密特觸發(fā)器，在處理器單元MSP430的接口前端對風(fēng)速傳感器輸出的信號進(jìn)行整波。