[发明专利]风力发电机叶轮方向控制装置

说明书

技术领域

本发明属于风力发电机叶轮主动迎风装置，具体涉及一种风力发电机叶轮方向控制装置，可用于中小型风力发电机。

背景技术

欧洲风能开发利用一直走在世界前列，占全球风电总装机容量的60.4％。我国风电场于1986年始建，截止至2011年居全球第五位。由于风力发电起步较晚，虽然整体装机容量较大，但实际风能利用系数只有25％，与世界先进水平40％相比还有一定的差距。现今我国风力发电机的发电效率只有52％左右，主要有两个损失，一是风能转化为叶轮的转动机械能的损耗，二是发电机将叶轮机械能转化为电能的损耗。而在我国大型发电机组风能利用率较高，且装机容量也较大。但其受平行风场和地势的影响，使得其选址大大受限。分析我国地势分布和气象报告可知，大型风力发电机组很难在我国得到广泛的推广，由此小型风力发电机就走进人们的视线。现有的中小型风力发电机多用于公路旁，江河湖泊旁，山区，渔船和家用等。这些应用场所风向多变且不稳定，为了最大化地利用风能，风力发电机要紧随风向变化不断调整叶轮平面，使风力发电机处于迎风状态。调整叶轮平面迎风有两类装置：一种为被动迎风装置，即在风力作用下驱使舵轮(其旋转平面与叶轮旋转平面相垂直)旋转，并通过一套齿轮传动系统使叶轮偏转对风，因风向具有离散性，被动迎风会导致叶轮平面频繁摆动，对调向机构的寿命产生影响；另一种是主动迎风装置，由直流电机构成控制系统，来调整叶轮使其对准风向，主动迎风装置的迎风过程具有高度的灵活性和可控性，应用愈加广泛，但不能全方位迎风，见徐德，诸静：“风力发电机风向随动控制系统”，太阳能学报，2000，21(2)：186-191。

发明内容

本发明提供一种风力发电机叶轮方向控制装置，解决现有主动迎风装置存在的不能全方位迎风问题。

本发明所提供的一种风力发电机叶轮方向控制装置，包括支杆、机架、水平电位器、竖直电位器、水平直流电机、竖直直流电机、水平风向传感器、竖直风向传感器和PLC控制器，其特征在于：

所述支杆的杆身上固接有齿轮圈，所述机架通过推力轴承安置在支杆上端并与支杆转动配合，所述机架上固接有支架，导杆中部通过转轴和两个滚动轴承与支架转动配合，导杆左端用于固接风力发电机；水平电位器外壳和竖直电位器外壳固定在支架上，水平电位器的外伸轴为竖直方向，穿过机架顶面通孔固定在支杆顶端中心；竖直电位器的外伸轴为水平方向，与所述转轴固接并同轴；

所述机架侧面固接有安装座，所述水平直流电机和竖直直流电机分别装于安装座上，水平直流电机的电机轴为竖直方向，竖直直流电机的电机轴为水平方向，传动齿轮固接在水平直流电机的外伸电机轴上并与齿轮圈啮合构成行星齿轮结构；竖直直流电机的外伸电机轴与摇杆一端垂直固接，摇杆另一端通过销轴和连杆下端转动连接，连杆上端通过销轴和导杆右端转动连接；

所述齿轮圈下方的支杆上垂直固接有横杆，横杆两端分别悬挂水平风向传感器和竖直风向传感器，所述水平风向传感器和竖直风向传感器结构相同，各自均包括外框架、松紧螺钉、感风片、旋转轴、平衡螺钉、电刷片、环形电阻圈，所述外框架由顶点呈矩形分布的四根平行支撑杆和顶板、隔板、底板组成层架结构，底板上表面中心具有凹槽，环形电阻圈围绕所述凹槽固接在底板上表面，两端呈圆锥形的旋转轴穿过隔板中心透孔，旋转轴底端顶在所述底板的凹槽内，旋转轴顶端由与顶板螺纹配合的松紧螺钉顶住，所述隔板上方的旋转轴固接有感风片，所述隔板下方的旋转轴自上而下依序固接有平衡螺钉和电刷片，电刷片的端部和所述环形电阻圈滑动接触；所述水平风向传感器的旋转轴和竖直风向传感器的旋转轴互相正交；所述水平风向传感器和竖直风向传感器中，各自环形电阻圈的两端分别通过导线连接电源正负极，各自松紧螺钉通过一根导线输出电压；

所述PLC控制器固定于所述支杆下部，所述水平风向传感器和水平电位器的输出电压分别由导线接入PLC控制器的两个输入接口进行电压比较，PLC控制器的两个输出接口分别连接两个继电器，控制这两个继电器的开合从而控制水平直流电机的正传和反转；竖直风向传感器和竖直电位器的输出电压分别由导线接入PLC控制器的另外两个输入接口进行电压比较，同时PLC的另外两个输出接口分别连接另外两个继电器，控制这两个继电器的开合从而控制竖直直流电机的正传和反转。