[发明专利]一种垂直轴风力发电机闭环控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，尤其涉及一种垂直轴风力发电机闭环控制系统。

背景技术

风力发电机是以风作为能源的发电的一种设备，目前主要有两类：(1)水平轴风力发电机，风轮的旋转轴和地面平行；(2)垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴和地面平行。垂直轴风力发电机有Φ型和H型等，H型垂直轴风力发电机的叶轮一般由几个垂直的叶片围绕着旋转轴旋转。叶轮的旋转速度随风速改变而改变，如果风速超过极限，风轮旋转速就会无限增加最后出现飞车现象，风力发电机就会发生严重的破坏。如何即能够控制风轮的转速又能随风速的变化调整叶片的角度使之优质高效的发电和保证风机的安全是该类风力发电机的关键技术。

现有垂直轴风力发电机风轮在旋转过程中要控制转速使之能稳定运行就要改变叶片的角度，使其在高风速情况下叶片增加阻力降低转速使之稳定旋转或停止运转以保证风力发电机能稳定发电和安全运行。现有技术方案中，控制叶片角度的方法一般都只能简单利用一些机械限位、钢丝绳的扯拽、离心力、摆垂等控制，这些方法对叶片的角度都无法准确控制，随意性大，不能很好控制风轮的转速，对风机平稳运行和安全都没有可靠的保障。

发明内容

本发明的目的是提供一种垂直轴风力发电机闭环控制系统，该系统能精确控制叶片的角度，从而能够全自动、优质高效的使风力发电机在各种风况下稳定安全的发电。

一种垂直轴风力发电机闭环控制系统，所述控制系统包括执行机构、风速传感器、转速传感器和反馈装置，其中：

所述执行机构接收风力发电机按设计要求确定的控制参数，并根据该控制参数启动风力发电机；

所述风速传感器检测所述风力发电机运行现场的实际风速，并将检测到的实际风速信号传递到执行机构；

所述执行机构根据检测到的实际风速调整所述风力发电机的叶片角度，并由所述反馈装置检测叶片的角度是否达到要求的角度，以及经所述转速传感器检测的转速是否在规定的转速范围，以保证所述风力发电机的稳定运行。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述系统能精确控制叶片的角度，从而能够全自动、优质高效的使风力发电机在各种风况下稳定安全的发电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例所提供垂直轴风力发电机闭环控制系统的主视图；

图2为本发明实施例所提供垂直轴风力发电机闭环控制系统的俯视图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所提供垂直轴风力发电机闭环控制系统的主视图，如图2所示为该系统的俯视图，结合图1和2，所述控制系统包括执行机构、风速传感器、转速传感器和反馈装置，图1、图2中包含的部件为：轮榖1、支撑杆2、叶片3、风速仪4、转速仪5、伺服电机6、旋转机构7、同步转盘8、第一曲柄9、连杆10、第二曲柄11和转角测试仪12，其中：

所述执行机构包括：伺服电机6、旋转机构7、同步转盘8、第一曲柄9、连杆10和第二曲柄11；

所述风速传感器包括风速仪4；

所述转速传感器包括转速仪5；

所述反馈装置包括转角测试仪12。

各部件的连接关系和工作过程为：

所述执行机构接收风力发电机按设计要求确定的控制参数，并根据该控制参数启动风力发电机；

所述风速传感器检测所述风力发电机运行现场的实际风速，并将检测到的实际风速信号传递到执行机构；

所述执行机构根据检测到的实际风速调整所述风力发电机的叶片角度，由所述反馈装置检测叶片的角度是否达到要求的角度，以及经所述转速传感器检测的转速是否在规定的转速范围，以保证所述风力发电机的稳定运行。

具体实现中，所述执行机构根据检测到的实际风速调整所述风力发电机的叶片角度的过程具体为：