[发明专利]一种基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置及除冰方法

说明书

本发明提出一种基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置及除冰方法，其中除冰装置包括脉冲线圈、大电流脉冲发生装置、结冰传感器、绝缘材料和金属蒙皮，绝缘材料包裹在风力发电机叶片外部，脉冲线圈内嵌于绝缘材料内，金属蒙皮包裹在绝缘材料外部，结冰传感器设于金属蒙皮上，结冰传感器和脉冲线圈均连接大电流脉冲发生装置。除冰方法为通过脉冲线圈内的感应磁场对金属蒙皮内的感应涡流产生的低振幅、高加速度力的作用以达到清除积冰的目的。本发明除冰效率高，能量消耗少，且结构简单，易于推广应用。

技术领域

本发明涉及风电设备技术领域，尤其涉及一种基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置及除冰方法。

背景技术

风能是绿色清洁的可再生能源，对风资源的高效利用是实现碳中和的重要途径。但是当风电机组在冬季零摄氏度以下运行时，如果遇到潮湿的空气、冰雪、霜雾，尤其是冻雨时，容易发生覆冰现象。风电机组叶片结冰不仅会导致发电效率锐减，还可能造成叶片折断、风力发电机损毁等重大安全事故，造成巨大经济损失。

现有技术主要采取三种类型方案：一是机械除冰，如采用施加振动的方式，但可能对风电机组安全运行产生影响；二是涂层除冰，如采用超疏水涂层，但涂层的耐久问题仍未解决；三是热力除冰，如电加热或者吹热气，该方案效果较好，但是结构复杂且能量消耗较高。

因此，需要对现有技术进行改进，考虑设计一种结构简单、尽量不影响风电机组叶片的气动性能且能量消耗较少的除冰技术方案。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明的目的在于提供一种基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置及除冰方法，其结构简单，易于加工安装，且除冰效率高，能量消耗少。

本申请的一方面实施例提出一种基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置，包括脉冲线圈、大电流脉冲发生装置、结冰传感器、绝缘材料和金属蒙皮，所述绝缘材料包裹在风力发电机叶片外部，脉冲线圈内嵌于绝缘材料内，脉冲线圈为螺旋环状平绕式线圈，金属蒙皮包裹在绝缘材料外部，结冰传感器设于金属蒙皮上，结冰传感器和脉冲线圈均连接大电流脉冲发生装置。

在一些实施例中，所述大电流脉冲发生装置包括电容器、钳位二极管、可控硅、电源、开关和通讯控制器，结冰传感器连接于通讯控制器，脉冲线圈经可控硅与电容器相连形成回路，电源与电容器并联为电容器供电，开关连接于电容器和电源之间，电容器与钳位二极管并联，通讯控制器分别连接可控硅和开关并控制可控硅和开关的导通或关断。

在一些实施例中，所述脉冲线圈为薄片状结构，与风力发电机叶片贴合。

在一些实施例中，所述绝缘材料采用聚四氟乙烯材料制成。

在一些实施例中，每个风力发电机叶片上根据易结冰区域布置有若干个结冰传感器和脉冲线圈。

在一些实施例中，所述大电流脉冲发生装置设于风力发电机机舱内，每个风力发电机配制有一个大电流脉冲发生装置，大电流脉冲发生装置通过导电滑环连接各脉冲线圈以及结冰传感器。

在一些实施例中，所述脉冲线圈通过热加工一体成型的方式被封装于绝缘材料内。

在一些实施例中，所述金属蒙皮采用铝合金材料制成。

在一些实施例中，所述结冰传感器为光纤式结冰传感器。

本申请的另一方面实施例提出一种利用上述风电机组叶片除冰装置的除冰方法，包括如下步骤：

S1，在通讯控制器的作用下闭合开关，使电容器与电源导通，完成充电；

S2，通讯控制器获得各结冰传感器的数据，判断结冰传感器5对应的位置是否结冰以及结冰厚度，需要除冰时打开开关；