[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有防護(hù)裝置和轉(zhuǎn)速可調(diào)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010485719.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111608859B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭本振;楊晶晶;王志輝;王曉晶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 郭本振
• 主分類(lèi)號(hào): F03D9/25
• 分類(lèi)號(hào): F03D9/25;F03D1/00;F03D1/06;F03D7/02;F03D7/04;F03D13/20;F03D80/70;F03D80/00;F03D15/00;H02P9/00;H02P101/15
• 代理公司: 濟(jì)南鼎信專(zhuān)利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 37245
• 代理人: 曹玉琳

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有防護(hù)裝置和轉(zhuǎn)速可調(diào)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其控制方法，涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括底座、塔筒和外罩,底座與塔筒固定連接，塔筒上端連接有回轉(zhuǎn)軸承裝置，回轉(zhuǎn)軸承裝置上端連接有外罩支架，外罩支架和塔筒均通過(guò)法蘭與回轉(zhuǎn)軸承裝置連接，外罩支架上端焊接有外罩，外罩內(nèi)設(shè)置有發(fā)電倉(cāng)，發(fā)電倉(cāng)內(nèi)設(shè)置有發(fā)電機(jī)。本發(fā)明通過(guò)使用外罩，實(shí)現(xiàn)風(fēng)輪葉片的防護(hù)，提高安全性，降低葉片斷裂對(duì)人身安全的威脅；本發(fā)明通過(guò)使用驅(qū)動(dòng)裝置和可控柵葉，使氣流進(jìn)入發(fā)電倉(cāng)后能夠通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置控制可控柵葉的開(kāi)合角度，從而控制出風(fēng)量，調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，提高了發(fā)電效率；本發(fā)明通過(guò)使用積分分離PID算法，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有防護(hù)裝置和轉(zhuǎn)速可調(diào)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其控制方法。

背景技術(shù)

目前小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括有水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。水平軸小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要由風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、回轉(zhuǎn)體、調(diào)速機(jī)構(gòu)、調(diào)向機(jī)構(gòu)、剎車(chē)機(jī)構(gòu)和塔架等構(gòu)成，目前應(yīng)用廣泛。調(diào)速主要有剎車(chē)及調(diào)整葉片角度進(jìn)行調(diào)速控制。垂直軸小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或者氣流的方向。

然而現(xiàn)有水平軸小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用廣泛但是存在幾方面缺點(diǎn)：1、安全性差，水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)多用于家用或者城市風(fēng)光互補(bǔ)路燈場(chǎng)合，工作場(chǎng)景人員密集。高速旋轉(zhuǎn)的槳葉有失效及斷裂風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)人身安全構(gòu)成極大隱患。2、調(diào)速采用剎車(chē)調(diào)速有失效風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步降低水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安全性。調(diào)整槳葉角度進(jìn)行調(diào)速結(jié)構(gòu)及控制方法復(fù)雜。現(xiàn)有垂直軸小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)安全性較高，但其發(fā)電效率較低，輸出功率低。針對(duì)上述問(wèn)題本發(fā)明提出一種具有防護(hù)裝置和轉(zhuǎn)速可調(diào)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有防護(hù)裝置和轉(zhuǎn)速可調(diào)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其控制方法，解決現(xiàn)有的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)安全性差高速旋轉(zhuǎn)的槳葉有失效及斷裂風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)人身安全構(gòu)成極大隱患，調(diào)速采用剎車(chē)調(diào)速有失效風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)整槳葉角度進(jìn)行調(diào)速結(jié)構(gòu)及控制方法復(fù)雜，另外現(xiàn)有垂直軸小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)安全性較高，但其發(fā)電效率較低，輸出功率低的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明為一種具有防護(hù)裝置和轉(zhuǎn)速可調(diào)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括底座、塔筒和外罩；

所述底座與塔筒固定連接，所述塔筒上端連接有回轉(zhuǎn)軸承裝置，所述回轉(zhuǎn)軸承裝置上端連接有外罩支架，所述外罩支架和塔筒均通過(guò)法蘭與回轉(zhuǎn)軸承裝置連接，所述外罩支架上端焊接有外罩，所述外罩內(nèi)設(shè)置有發(fā)電倉(cāng)，所述發(fā)電倉(cāng)內(nèi)設(shè)置有發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)一端固定連接有齒輪箱，所述齒輪箱一端固定連接有風(fēng)輪葉片，所述發(fā)電倉(cāng)一端還固定連接有若干柵葉控制機(jī)構(gòu)腔，所述柵葉控制機(jī)構(gòu)腔內(nèi)安裝有驅(qū)動(dòng)裝置，所述發(fā)電倉(cāng)內(nèi)還安裝有主處理器，所述主處理器與發(fā)電機(jī)電性連接；上述結(jié)構(gòu)中，在風(fēng)輪葉片外部安裝外罩構(gòu)成進(jìn)氣涵道，實(shí)現(xiàn)風(fēng)輪葉片的防護(hù)，提高風(fēng)機(jī)安全性，降低風(fēng)輪葉片斷裂對(duì)人身安全的威脅。

所述驅(qū)動(dòng)裝置包括步進(jìn)電機(jī)、第一連桿、若干第二連桿、若干升降桿和若干柵葉軸，所述第一連桿和第二連桿一表面均開(kāi)設(shè)有若干滑槽，所述升降桿一表面固定連接有若干滑桿，所述滑桿與滑槽滑動(dòng)連接，所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸周側(cè)面與第一連桿固定連接，所述柵葉軸周側(cè)面轉(zhuǎn)動(dòng)配合有可控柵葉；上述結(jié)構(gòu)中，通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以帶動(dòng)第一連桿上下擺動(dòng)，第一連桿擺動(dòng)時(shí)可以帶動(dòng)升降桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)升降桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑桿在滑槽內(nèi)往復(fù)移動(dòng)，從而使第二連桿上下擺動(dòng)，第二連桿帶動(dòng)?xùn)湃~軸在一定的角度范圍內(nèi)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，柵葉軸帶動(dòng)可控柵葉在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到控制可控柵葉的開(kāi)合角度的目的。

優(yōu)選地，述外罩周側(cè)面還固定連接有若干尾翼，以便于實(shí)現(xiàn)風(fēng)向跟蹤。

優(yōu)選地，所述主處理器內(nèi)設(shè)有三相整流模塊、主控制器、DC/DC功率轉(zhuǎn)換模塊、和電流電壓檢測(cè)模塊、逆變器和蓄電池；主處理器能夠接收并處理收到的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信息并及時(shí)做出反饋，智能控制驅(qū)動(dòng)裝置工作。

優(yōu)選地，所述主控制模塊內(nèi)置有電流電壓檢測(cè)模塊，這能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)主控制模塊內(nèi)部的電壓及電流變化，避免電路過(guò)熱。