[發明專利]一種風力機葉片、風力發電機及控制方法

在審

• 申請號: 202011149371.8
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112160866A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 黃佳;陳雷;盛笑瀛;耿昕瑋;趙明存;周寧
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D7/06;F03D3/00;F03D9/25
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張夢澤

本發明涉及一種風力機葉片、風力發電機及控制方法，風力機葉片包括葉片蒙皮、多個舵機、多個舵盤和固定裝置；固定裝置設置在葉片蒙皮形成的空腔中，用于支撐葉片蒙皮為葉片形狀；舵機固定在固定裝置上，舵盤的一端與葉片蒙皮連接，另一端與舵機連接；通過舵機控制舵盤轉動，通過舵盤轉動調節葉片蒙皮的伸縮，通過葉片蒙皮的伸縮調節葉片的截面尺寸獲得不同風力條件下風力機最大轉矩時對應的葉片截面的尺寸，根據當前風力條件通過舵機控制舵盤轉動，使葉片截面尺寸為風力機最大轉矩時對應的葉片截面的尺寸，使葉片截面尺寸根據實時的風力條件進行及時調整，使風力機保持最優的轉矩，提高了發電效率。

技術領域

本發明涉及發電機技術領域，特別是涉及一種風力機葉片、風力發電機及控制方法。

背景技術

風能作為一種可再生的清潔能源，愈發受到人們的重視。風力發電機是風力發電中把風能轉變為電能的關鍵部件。與技術相對成熟并已廣泛應用的水平軸風力發電機相比，垂直軸風力發電機有風速變化范圍更寬，適應性更強，易于在復雜風電場環境中進行風力發電，噪聲低、美觀、可以與建筑一體化等優勢，用垂直軸風力發電機來發電可作為生產清潔能源的重要補充。

然而，當前垂直軸風力發電機葉片面積形狀固定不可變，達到啟動風速較困難，并且風速和來流入射角的不斷變化使風力機無法始終在最佳工況下工作，尤其是在不同的復雜風力條件下垂直軸風力發電機的工作效率并不高。

發明內容

基于此，本發明的目的是提供一種風力機葉片、風力發電機及控制方法，提高了發電效率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明公開了一種風力機葉片，所述葉片包括葉片蒙皮、多個舵機、多個舵盤和固定裝置；

所述固定裝置設置在所述葉片蒙皮形成的空腔中，用于支撐所述葉片蒙皮為葉片形狀；所述舵機固定在所述固定裝置上，所述舵盤的一端與所述葉片蒙皮連接，另一端與所述舵機連接；

通過所述舵機控制所述舵盤轉動，通過所述舵盤轉動調節所述葉片蒙皮的伸縮，通過所述葉片蒙皮的伸縮調節所述葉片的截面尺寸。

可選地，所述葉片蒙皮為聚氨酯薄膜。

可選地，所述葉片蒙皮形成的葉片形狀的后緣開設有通風孔，所述通風孔用于平衡所述葉片蒙皮內外的壓力差。

本發明還公開了一種風力發電機，所述風力發電機包括上述任意的風力機葉片。

可選地，所述風力發電機為垂直軸風力發電機。

本發明還公開了一種風力發電機的控制方法，其特征在于，所述控制方法應用于上述任意的風力發電機，所述方法包括：

獲得不同風力條件下所述風力機最大轉矩時對應的葉片截面的尺寸；所述風力條件包括來流速度和來流方向；

通過風速傳感器獲得所述風力發電機的當前風力條件；

根據獲得的所述不同風力條件下所述風力機最大轉矩時對應的葉片截面的尺寸，所述當前風力條件下，通過所述舵機控制所述舵盤轉動，使所述葉片截面尺寸為風力機最大轉矩時對應的葉片截面的尺寸。

可選地，所述獲得不同風力條件下所述風力機最大轉矩時對應的葉片截面的尺寸，具體包括：

獲得風力發電機的三維模型；

通過仿真軟件設置不同的風力條件，調整三維模型中風力機葉片截面的尺寸，獲得不同風力條件下所述風力機最大轉矩時對應的葉片截面的尺寸。

可選地，所述不同風力條件下所述風力機最大轉矩時對應的葉片截面的尺寸保存在控制器中。

可選地，所述當前風力條件，通過所述舵機控制所述舵盤轉動，使所述葉片截面尺寸為風力機最大轉矩時對應的葉片截面的尺寸，具體包括：