本實用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)是以風(fēng)作為能源的發(fā)電的一種設(shè)備，目前主要有兩類：(1)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸和地面平行；(2)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸和地面平行。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)有Φ型和H型等，H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪一般由幾個垂直的葉片圍繞著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。葉輪的旋轉(zhuǎn)速度隨風(fēng)速改變而改變，如果風(fēng)速超過極限，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)速就會無限增加最后出現(xiàn)飛車現(xiàn)象，風(fēng)力發(fā)電機(jī)就會發(fā)生嚴(yán)重的破壞。如何即能夠控制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速又能隨風(fēng)速的變化調(diào)整葉片的角度使之優(yōu)質(zhì)高效的發(fā)電和保證風(fēng)機(jī)的安全是該類風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。

現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪在旋轉(zhuǎn)過程中要控制轉(zhuǎn)速使之能穩(wěn)定運行就要改變?nèi)~片的角度，使其在高風(fēng)速情況下葉片增加阻力降低轉(zhuǎn)速使之穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)或停止運轉(zhuǎn)以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)能穩(wěn)定發(fā)電和安全運行?，F(xiàn)有技術(shù)方案中，控制葉片角度的方法一般都只能簡單利用一些機(jī)械限位、鋼絲繩的扯拽、離心力、擺垂等控制，這些方法對葉片的角度都無法準(zhǔn)確控制，隨意性大，不能很好控制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，對風(fēng)機(jī)平穩(wěn)運行和安全都沒有可靠的保障。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能精確控制葉片的角度，從而能夠全自動、優(yōu)質(zhì)高效的使風(fēng)力發(fā)電機(jī)在各種風(fēng)況下穩(wěn)定安全的發(fā)電。

一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、風(fēng)速傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和反饋裝置，其中：

所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括：伺服電機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、同步轉(zhuǎn)盤、第一曲柄、連桿和第二曲柄；

所述風(fēng)速傳感器包括風(fēng)速儀；

所述轉(zhuǎn)速傳感器包括轉(zhuǎn)速儀；

所述反饋裝置包括轉(zhuǎn)角測試儀；

所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收風(fēng)力發(fā)電機(jī)按設(shè)計要求確定的控制參數(shù)，并根據(jù)該控制參數(shù)啟動風(fēng)力發(fā)電機(jī)；

所述風(fēng)速傳感器檢測所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)運行現(xiàn)場的實際風(fēng)速，并將檢測到的實際風(fēng)速信號傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)檢測到的實際風(fēng)速調(diào)整所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片角度，并由所述反饋裝置檢測葉片的角度是否達(dá)到要求的角度，以及經(jīng)所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測的轉(zhuǎn)速是否在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍。

由上述本實用新型提供的技術(shù)方案可以看出，上述系統(tǒng)能精確控制葉片的角度，從而能夠全自動、優(yōu)質(zhì)高效的使風(fēng)力發(fā)電機(jī)在各種風(fēng)況下穩(wěn)定安全的發(fā)電。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本實用新型實施例所提供垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)的主視圖；

圖2為本實用新型實施例所提供垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)的俯視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。

下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本實用新型實施例所提供垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)的主視圖，如圖2所示為該系統(tǒng)的俯視圖，結(jié)合圖1和2，所述控制系統(tǒng)包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、風(fēng)速傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和反饋裝置，圖1、圖2中包含的部件為：輪榖1、支撐桿2、葉片3、風(fēng)速儀4、轉(zhuǎn)速儀5、伺服電機(jī)6、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7、同步轉(zhuǎn)盤8、第一曲柄9、連桿10、第二曲柄11和轉(zhuǎn)角測試儀12，其中：

所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：伺服電機(jī)6、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7、同步轉(zhuǎn)盤8、第一曲柄9、連桿10和第二曲柄11；

所述風(fēng)速傳感器包括風(fēng)速儀4；

所述轉(zhuǎn)速傳感器包括轉(zhuǎn)速儀5；

所述反饋裝置包括轉(zhuǎn)角測試儀12。

各部件的連接關(guān)系和工作過程為：

所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收風(fēng)力發(fā)電機(jī)按設(shè)計要求確定的控制參數(shù)，并根據(jù)該控制參數(shù)啟動風(fēng)力發(fā)電機(jī)；

所述風(fēng)速傳感器檢測所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)運行現(xiàn)場的實際風(fēng)速，并將檢測到的實際風(fēng)速信號傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)檢測到的實際風(fēng)速調(diào)整所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片角度，由所述反饋裝置檢測葉片的角度是否達(dá)到要求的角度，以及經(jīng)所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測的轉(zhuǎn)速是否在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍，以保證所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運行。

具體實現(xiàn)中，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)檢測到的實際風(fēng)速調(diào)整所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片角度的過程具體為：

1)當(dāng)檢測到實際風(fēng)速達(dá)到預(yù)設(shè)的啟動風(fēng)速時，所述風(fēng)速傳感器發(fā)出指令通過輪榖中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)-電動轉(zhuǎn)盤利用曲柄連桿使所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片旋轉(zhuǎn)到系統(tǒng)設(shè)定的低風(fēng)速啟動攻角，風(fēng)機(jī)開始切入運行；

該操作可以在低風(fēng)速時將葉片轉(zhuǎn)到一個低風(fēng)速啟動攻角，使葉片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力距將風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，從而降低切入風(fēng)速。

2)當(dāng)檢測到實際風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速時，所述風(fēng)速傳感器發(fā)出指令通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)將葉片轉(zhuǎn)到系統(tǒng)設(shè)定的能產(chǎn)生穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的攻角，由所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測的轉(zhuǎn)速通過執(zhí)行結(jié)構(gòu)控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，風(fēng)機(jī)(即風(fēng)力發(fā)電機(jī))進(jìn)入滿發(fā)狀態(tài)；

該操作可以使葉片實現(xiàn)最大的氣動效率，更有效利用風(fēng)力資源。

3)當(dāng)檢測到實際風(fēng)速達(dá)到切出風(fēng)速時，所述風(fēng)速傳感器發(fā)出指令通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整葉片角度達(dá)到最大阻力角度，產(chǎn)生阻力，使葉輪轉(zhuǎn)速下降最后停止，風(fēng)機(jī)切出運行；

4)當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器檢測到所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，所述反饋裝置發(fā)出指令通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)使葉片角度固定鎖死，以保證所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)不會轉(zhuǎn)動。

這樣即使達(dá)到極限風(fēng)速時，也可以將葉片的角度轉(zhuǎn)到最大阻力角度，風(fēng)輪形成空氣制動，從而確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安全。

另外，當(dāng)現(xiàn)場風(fēng)速增加，轉(zhuǎn)速傳感器和風(fēng)速傳感器都會發(fā)出信號，所述控制系統(tǒng)將優(yōu)先采集精準(zhǔn)度高的信號發(fā)出指令改變?nèi)~片角度，以氣動控制穩(wěn)定風(fēng)輪轉(zhuǎn)速使風(fēng)機(jī)始終優(yōu)質(zhì)高效地滿負(fù)荷發(fā)電。

綜上所述，本實用新型實施例所提供的控制系統(tǒng)能夠解決風(fēng)機(jī)啟動風(fēng)速高、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速波動大、發(fā)電不穩(wěn)定、風(fēng)機(jī)無法正常切出運行、不能在極限風(fēng)速時保證安全等問題，從而能夠全自動、優(yōu)質(zhì)高效的使風(fēng)力發(fā)電機(jī)在各種風(fēng)況下穩(wěn)定安全的發(fā)電。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。