一種具有變槳裝置的風力發(fā)電機以及控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于風力發(fā)電機技術領域，具體涉及一種具有變槳裝置的風力發(fā)電機以及控制方法。
【背景技術】
[0002]風力發(fā)電是通過將空氣的動能轉(zhuǎn)化為機械能，進而轉(zhuǎn)化為電能，是目前新能源開發(fā)領域中發(fā)展最快和最具潛力的發(fā)展方向。由于風能作為一種間歇性能源，具有很大的隨機性和不可控制性。為了提高風能的利用率，以及避免風速過高時，使得葉片的轉(zhuǎn)速過快，造成損壞葉片、發(fā)電機、控制器等，風力發(fā)電機往往采用變槳技術，通過調(diào)整葉片與迎風的角度，達到發(fā)電功率穩(wěn)定輸出。
[0003]目前風力發(fā)電機的變槳，主要有兩種方法，一種是伺服電機帶動齒輪調(diào)速，這種應用最多；另一種是液壓調(diào)速，液壓缸帶動葉片轉(zhuǎn)動；這兩種變槳的結構都比較復雜、制造成本較高，因而主要用于大型風力發(fā)電機組中，對于中、小的風力發(fā)電機，為了節(jié)約成本一般不設置變槳裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種具有變槳裝置的風力發(fā)電機，該變槳裝置結構簡單、成本較低，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多個葉片的同步變槳，使得各葉片受力相同，增加了風力發(fā)電機的運行穩(wěn)定性。
[0005]為達到上述技術目的，本發(fā)明采用以下技術方案實現(xiàn):
一種具有變槳裝置的風力發(fā)電機，包括主軸、葉片、變槳裝置，所述主軸前端固定有風輪盤，所述風輪盤的圓周上固定設置有至少三個均勻分布的葉片座，所述葉片座上設置有可轉(zhuǎn)動的葉片軸，所述葉片軸上固定有葉片；所述主軸為空心軸，所述變槳裝置包括與所述主軸同軸設置的可前后移動的導桿，所述導桿穿過所述主軸，所述導桿的后端設置有推動導桿移動的驅(qū)動裝置，所述導桿的前端穿過所述風輪盤的中心，所述導桿的前端固定有與所述葉片軸鉸接的導爪，當所述導桿前后移動時，所述導爪帶動所述葉片軸轉(zhuǎn)動。
[0006]進一步的，所述導桿上套裝有復位彈簧。
[0007]進一步的，所述導桿的后部設置有擋塊，所述復位彈簧的后端與所述擋塊接觸，所述復位彈簧的前端與所述風輪盤接觸。
[0008]進一步的，所述葉片軸上固定有連桿，所述連桿上開設置有長圓孔，所述導爪的一端穿過所述長圓孔。
[0009]進一步的，所述驅(qū)動裝置為伸縮電機，所述伸縮電機的輸出軸推動所述導桿向前移動。
[0010]進一步的，所述導桿的后端面設置有凸起，所述伸縮電機的輸出軸前端面上設置有與所述凸起相匹配的凹槽。
[0011]進一步的，所述主軸上設置有測速器，當所述主軸的速度大于額定轉(zhuǎn)速時，所述變槳裝置動作。
[0012]進一步的，所述風力發(fā)電機還包括支架和設置在支架上的可旋轉(zhuǎn)主體，所述主軸、葉片、變槳裝置都位于主體上，所述支架上還設置有驅(qū)動所述主體旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動器。
[0013]進一步的，所述主體上還設置有風向標。
[0014]基于上述的具有變槳裝置的風力發(fā)電機，本發(fā)明還提供一種具有變槳裝置的風力發(fā)電機的變槳方法，通過簡單的控制就可實現(xiàn)多個葉片的同步變槳，使得各葉片受力相同，增加了風力發(fā)電機的運行穩(wěn)定性。
[0015]一種具有變槳裝置的風力發(fā)電機的控制方法，所述風力發(fā)電機包括主軸、葉片、變槳裝置、以及控制器，所述主軸前端固定有風輪盤，所述風輪盤的圓周上固定設置有至少三個均勻分布的葉片座，所述葉片座上設置有可轉(zhuǎn)動的葉片軸，所述葉片軸上固定有葉片；所述主軸為空心軸，所述變槳裝置包括與所述主軸同軸設置的可前后移動的導桿，所述導桿穿過所述主軸，所述導桿的后端設置有推動導桿移動的驅(qū)動裝置，所述導桿的前端穿過所述風輪盤的中心，所述導桿的前端固定有與所述葉片軸鉸接的導爪，當所述導桿前后移動時，所述導爪帶動所述葉片軸轉(zhuǎn)動；所述主軸上設置有測速器，所述測速器和驅(qū)動裝置都與所述控制器電連接；具體包括如下步驟:
步驟A、所述測速器測定主軸的轉(zhuǎn)速，并反饋給所述控制器；
步驟B、所述控制器將測速器反饋的主軸轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速對比，當主軸轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速時，所述控制器啟動驅(qū)動裝置向前推動導桿，使得葉片變槳；當主軸轉(zhuǎn)速等于或者小于額定轉(zhuǎn)速時，所述控制器不發(fā)出指令。
[0016]進一步的，在步驟B中，當主軸轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速時，所述控制器啟動驅(qū)動裝置向前推動導桿，使得葉片變槳；同時所述控制器接受測速器反饋的主軸轉(zhuǎn)速，當主軸轉(zhuǎn)速等于額定轉(zhuǎn)速時，所述控制器控制驅(qū)動裝置停止。
[0017]進一步的，所述風力發(fā)電機還包括支架和設置在支架上的可旋轉(zhuǎn)主體，所述主軸、葉片、變槳裝置都位于主體上，所述支架上還設置有驅(qū)動所述主體旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動器，所述主體上還設置有風向標；所述驅(qū)動器和風向標都與所述控制器電連接；
所述步驟A之前還包括步驟A0，所述主控器根據(jù)風向標反饋的風向，控制驅(qū)動器的動作，使得葉片的迎風面與風向垂直。
[0018]本發(fā)明提供的具有變槳裝置的風力發(fā)電機，通過設置可前后移動的導桿、驅(qū)動裝置、以及在導桿的前端固定有與所述葉片軸鉸接的導爪，實現(xiàn)葉片的變槳，因而該變槳裝置結構簡單、成本較低；通過導桿的前后移動，帶動導爪前后移動，從而帶動葉片軸轉(zhuǎn)動，由于葉片固定在葉片軸上，所以葉片也跟隨轉(zhuǎn)動，完成變槳動作，改變風向與葉片迎風面之間的夾角，使得葉片的迎風面受到的風力改變，從而使得葉片的轉(zhuǎn)速變化；由于導桿移動時，帶動各葉片同步變槳，使得各葉片在變槳過程中受到的風力也是相同的，因而使得風輪盤的轉(zhuǎn)動穩(wěn)定性好，增加了風力發(fā)電機的運行穩(wěn)定性。
[0019]結合附圖閱讀本發(fā)明的【具體實施方式】后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清
λ.Μ
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【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明所提出的具有變槳裝置的風力發(fā)電機的一個實施例的結構示意圖； 圖2為圖1中A區(qū)域的局部放大結構不意圖； 圖3為圖2中B區(qū)域的局部放大結構不意圖；
圖4為圖2中C區(qū)域的局部放大結構不意圖；
圖5為圖1左視的部分結構示意圖；
圖6為圖5中風輪盤區(qū)域的放大結構示意圖；
圖7為風輪盤的部分放大立體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0022]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“前”、“后”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0023]參閱圖1-圖7，本發(fā)明所提出的具有變槳裝置的風力發(fā)電機的一個實施例，其中圖1-圖3中表示的時導桿向前運動后的狀態(tài)，圖7為導桿沒有移動時的初始狀態(tài)。
[0024]一種具有變槳裝置的風力發(fā)電機，包括主軸1、葉片2、變槳裝置3，在主軸I的前端固定有風輪盤4，在風輪盤4的圓周上固定設置有三個均勻分布的葉片座5，葉片座5上設置有可轉(zhuǎn)動的葉片軸6，葉片軸6上固定有葉片2 ;其中主軸I為空心軸，變槳裝置3包括與主軸I同軸設置的可前后移動的導桿31，導桿31穿過主軸1，在導桿31的后端設置有推動導桿移動的驅(qū)動裝置32，導桿31的前端穿過風輪盤4的中心，并且導桿31的前端固定有與葉片軸6鉸接的導爪33，當導桿31前后移動時，導爪33帶動葉片軸6轉(zhuǎn)動。
[0025]通過設置可前后移動的導桿31、驅(qū)動裝置32、以及在導桿31的前端固定有與葉片軸6鉸接的導爪33，實現(xiàn)葉片的變槳，因而該變槳裝置結構簡單、成本較低；通過導桿31的前后移動，帶動導爪33前后移動，從而帶動葉片軸6轉(zhuǎn)動，由于葉片2固定在葉片軸6上，所以葉片2也跟隨轉(zhuǎn)動，完成變槳動作，改變風向與葉片2的迎風面之間的夾角，使得葉片2的迎風面受到的風力改變，從而使得葉片2的轉(zhuǎn)速變化；由于導桿31移動時，帶動各葉片2同步變槳，使得各葉片2在變槳過程中受到的風力也是相同的，因而使得風輪盤4的轉(zhuǎn)動穩(wěn)定性好，增加了風力發(fā)電機的運行穩(wěn)定性。此外，導桿31設置在空心的主軸I內(nèi)，增加了導桿前后移動的穩(wěn)定性，并且導桿31的前端穿過風輪盤4的中心，保證了三個葉片2的同步變槳。
[0026]參見圖5和圖6所示，本實施例中，三個葉片座5均勻分布在風輪盤4的圓周上，葉片座5通過焊接固定在風輪盤4上；為了增加葉片座5的牢固性，還設置有加強板51，力口強板51同時焊接在風輪盤4和葉片座5上。在葉片座5與葉片軸6之間通過固定在葉片座5上的兩個軸承52連接。
[0027]其他實施例中，根據(jù)需要也可以設置四個葉片座5。
[0028]參見圖1-圖3所示，其中圖1-圖3中表示的時導桿向前運動后的狀態(tài)。為了導桿31在驅(qū)動裝置32推動下向前運動后的復位，在導桿31上套裝有復位彈簧34 ;這樣當驅(qū)動裝置32向后運動時，導桿31在復位彈簧34的推動下向后運動。
[0029]參見圖3所示，在導桿31的后部設置有擋塊311，復位彈簧34的后端與擋塊311接觸，復位彈簧34的前端與風輪盤6接觸；這樣當驅(qū)動裝置32推動導桿31向前運動時，復位彈簧34被壓縮；當驅(qū)動裝置32向后運動時，導桿31在復位彈簧34的推動下向后運動。
[0030]參見圖2、圖6和圖所示，本實施例中，在葉片軸6上固定有連桿61，在連桿61上開設置有長圓孔611，導爪33的一端穿過長圓孔611。在導爪33前后方向的移動的過程中，導爪33帶動連桿61和葉片軸6轉(zhuǎn)動，并且導爪33在長圓孔611內(nèi)的相對位置發(fā)生移動。
[0031]驅(qū)動裝置32為伸縮電機，伸縮電機的輸出軸321推動導桿31向前移動。通過伸縮電機32的正向動作，