[发明专利]一种风力机叶片调节系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种风力机叶片调节系统，包括风力机主体与均匀装配在所述风力机主体前端的若干个桨叶，以及用于支撑风力机主体的支撑柱，所述桨叶的尾缘处设有襟翼，所述风力机主体固定在所述支撑柱顶端，所述风力机主体内设有变桨距机构与发电机，所述桨叶上设有襟翼控制机构，所述发电机与所述变桨距机构电连接，所述变桨距机构调节所述桨叶，所述襟翼控制机构调节所述襟翼。本发明还公开了一种应用于上述风力机叶片调节系统的控制方法。本发明的一种风力机叶片调节系统及其控制方法通过风力机独立变桨距和尾缘襟翼协同控制，可在较宽的载荷频率范围内对风力机载荷进行及时有效的调节，从而达到主动调节桨叶气动性能，减小桨叶疲劳载荷的目的。

技术领域

本发明属于风力机叶片技术领域，具体地说，涉及一种风力机叶片调节系统及其控制方法。

背景技术

为了充分利用风力资源和降低风电成本，单机大型化是风力机发展的必然方向。风力机通常采用桨叶变桨距控制调节功率和载荷。风力机变桨距控制具有调节范围大，不需要额外增加系统部件等优点。然而，但随着风力机尺寸增大，桨叶柔性增加，桨叶载荷将更加复杂多变，且载荷分布的不均匀程度增强，变桨距控制的局限性越来越明显，主要表现在：（1）由于桨叶惯性较大，变桨距控制无法及时应对湍流风况下快速变化气动载荷；（2）叶片载荷分布的不均匀性随着桨叶尺寸增大而增强，变桨距控制无法针对桨叶局部载荷施加有效控制。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题在于提供一种有效调节风力机功率和载荷、提高风力机桨叶控制品质的风力机叶片调节系统及其控制方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：

一种风力机叶片调节系统，包括风力机主体与均匀装配在所述风力机主体前端的若干个桨叶，以及用于支撑风力机主体的支撑柱，所述桨叶的尾缘处设有襟翼，所述风力机主体固定在所述支撑柱顶端，所述风力机主体内设有变桨距机构与发电机，所述桨叶上设有襟翼控制机构，所述发电机与所述变桨距机构电连接，所述变桨距机构调节所述桨叶，所述襟翼控制机构调节所述襟翼。

具体的，所述变桨距机构包括若干个变桨距驱动器、变桨距控制器与前馈控制器，所述变桨距控制器固定在所述风力机主体内部并与所述发电机电连接，若干个所述变桨距驱动器设置在所述风力机主体的前端内部并分别与若干个所述桨叶相匹配，所述前馈控制器固定并突出的设置在所述风力机主体的前端端部，所述变桨距控制器分别与所述变桨距驱动器、所述前馈控制器电连接，所述变桨距驱动器调节所述桨叶。

具体的，所述襟翼控制机构包括应力感应器、襟翼驱动器与襟翼控制器，所述襟翼驱动器调节所述襟翼，所述应力感应器设置在所述桨叶的叶根处与所述变桨距驱动器相匹配，所述襟翼控制器设置在所述桨叶内部，所述应力感应器、所述襟翼控制器与所述襟翼驱动器依次电连接。

具体的，所述变桨距驱动器包括变桨距电机与变桨距传动结构，所述变桨距传动结构与所述桨叶的叶根铰接，所述变桨距电机驱动所述变桨距传动结构。

具体的，所述襟翼驱动器包括襟翼驱动电机、襟翼联轴器与襟翼偏转器，所述联轴器连接所述驱动器与所述偏转器，所述偏转器与所述襟翼相连。

优选的，所述前馈控制器内设有测风雷达。

本发明还提供了另一种解决上述技术问题的技术方案为：

一种用于上述风力机叶片调节系统的控制方法，包括如下步骤：

整体桨距角获取，变桨距控制器获取发电机的实际转速与发电机额定转速，通过对发电机的实际转速与发电机额定转速的比较得到发电机转速偏差，进而计算出桨距角；

风速前馈桨距角获取，通过测风雷达获取风力机本体前端端部的风速，作为来源风速，前馈控制器通过来源风速进行计算，获得风力机各桨叶的风速前馈桨距角；