專利名稱：高效智能任意風(fēng)向發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于綠色能源、風(fēng)力發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，尤其是一種高效智能任意風(fēng)向發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)能，是人類(lèi)最早使用的能源之一；風(fēng)電也一直是世界增長(zhǎng)最快的新能源，近年來(lái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)獲得長(zhǎng)足發(fā)展，據(jù)國(guó)家有關(guān)部門(mén)預(yù)測(cè)2020年全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)將達(dá)到12.31 億千瓦，占全球發(fā)電總量12%，我國(guó)每年裝機(jī)容量年超過(guò)30%，近幾年風(fēng)力發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量已從IOKW級(jí)發(fā)展到MW級(jí)，在IOKW以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，大多數(shù)采用水平軸葉輪，在發(fā)電時(shí)葉輪平面需與風(fēng)向垂直以獲取較大的風(fēng)能，因此隨著風(fēng)向的變化需要調(diào)整葉輪平面使之迎風(fēng)。調(diào)整葉輪平面進(jìn)行迎風(fēng)有兩種方式一種是在風(fēng)力的作用下葉輪自行調(diào)至迎風(fēng)位置， 這種方式被稱之為被動(dòng)迎風(fēng)；一種是由調(diào)向電機(jī)將葉輪調(diào)制迎風(fēng)位置，這種方式被稱之為主動(dòng)迎風(fēng)。被動(dòng)迎風(fēng)不需要測(cè)量風(fēng)向，不需要對(duì)迎風(fēng)進(jìn)行控制，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但因風(fēng)向存在離散性，被動(dòng)迎風(fēng)時(shí)葉輪平面頻繁擺動(dòng)，影響調(diào)向機(jī)構(gòu)的壽命；主動(dòng)迎風(fēng)首先測(cè)量風(fēng)向，再控制調(diào)向電機(jī)進(jìn)行主動(dòng)迎風(fēng)，減少了葉輪的擺動(dòng)次數(shù)，延長(zhǎng)了葉輪的使用壽命，同時(shí)也降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的成本。雖然國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有主動(dòng)迎風(fēng)式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，但發(fā)電效率不高，不能滿足商業(yè)市場(chǎng)對(duì)葉輪智能化控制的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能將任意方向的風(fēng)能高效智能轉(zhuǎn)換為電能的高效智能任意風(fēng)向發(fā)電機(jī)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種高效智能任意風(fēng)向發(fā)電機(jī)，由葉輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、控制器、調(diào)向電機(jī)、交互式人機(jī)操作界面、冷卻泵、機(jī)艙加熱器和相對(duì)風(fēng)向傳感器構(gòu)成；其中，傳動(dòng)系統(tǒng)包括低速軸、齒輪箱和高速軸，葉輪通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)連接發(fā)電機(jī)，控制器分別與調(diào)向電機(jī)、冷卻泵、機(jī)艙加熱器、發(fā)電機(jī)、相對(duì)風(fēng)向傳感器和交互式人機(jī)操作界面相連。而且，所述的葉輪采用上風(fēng)式，且為3片風(fēng)葉。而且，所述的相對(duì)風(fēng)向傳感器由風(fēng)向標(biāo)、傳感器基座和角度-電信號(hào)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成； 其中，風(fēng)向標(biāo)和傳感器分別與角度-電信號(hào)轉(zhuǎn)換器相連，角度-電信號(hào)轉(zhuǎn)換器連接控制器。而且，所述的齒輪箱采用行星式。而且，所述的交互式人機(jī)操作界面包括鍵盤(pán)、液晶顯示屏和主機(jī)。而且，所述的角度-電信號(hào)轉(zhuǎn)換器采用非接觸式轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是
1、本發(fā)明采用單級(jí)增速裝置加多級(jí)同步發(fā)電機(jī)技術(shù)，此設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)能量損失小、 維護(hù)費(fèi)用低、可靠性好。2、本發(fā)明的交互式人機(jī)操作界面與控制器相連，方便風(fēng)力發(fā)電機(jī)的管理人員對(duì)其進(jìn)行管理控制，利用變槳距調(diào)節(jié)的方式，使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)組起動(dòng)性較好，輸出功率穩(wěn)
3定，機(jī)組結(jié)構(gòu)受力小，停機(jī)方便安全。3、本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，利用相對(duì)風(fēng)向傳感器使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以準(zhǔn)確測(cè)量風(fēng)的方向，并利用控制器智能控制調(diào)向電機(jī)作用于葉輪進(jìn)行主動(dòng)迎風(fēng)，此風(fēng)力發(fā)電機(jī)能利用任意風(fēng)向的風(fēng)源進(jìn)行高效輸出發(fā)電，同時(shí)延長(zhǎng)了調(diào)向機(jī)構(gòu)的壽命、提高了發(fā)電量。


圖1是本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述
一種高效智能任意風(fēng)向發(fā)電機(jī)，如圖1所示由葉輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、控制器、調(diào)向電機(jī)、交互式人機(jī)操作界面、冷卻泵、機(jī)艙加熱器和相對(duì)風(fēng)向傳感器構(gòu)成；其中，傳動(dòng)系統(tǒng)包括低速軸、齒輪箱和高速軸，葉輪通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)連接發(fā)電機(jī)，控制器分別與調(diào)向電機(jī)、冷卻泵、機(jī)艙加熱器、發(fā)電機(jī)、相對(duì)風(fēng)向傳感器和交互式人機(jī)操作界面相連。結(jié)合圖1，闡述本發(fā)明的工作原理風(fēng)向標(biāo)處在葉輪旋轉(zhuǎn)軸上，可隨風(fēng)自由轉(zhuǎn)動(dòng)， 其方向與風(fēng)向一致；傳感器基座安裝在短倉(cāng)尾部，其基準(zhǔn)方向與葉輪平面法線方向一致，因此，風(fēng)向標(biāo)方向與傳感器基座基準(zhǔn)方向的夾角即為風(fēng)向與葉輪平面法線方向的夾角。風(fēng)向標(biāo)和傳感器基座作為感應(yīng)元件將風(fēng)向的角度變化用角度-電信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳遞到控制器，經(jīng)過(guò)比較后控制器給調(diào)向電機(jī)發(fā)出順時(shí)針或逆時(shí)針的偏航命令，為了減少偏航時(shí)的力矩，電機(jī)轉(zhuǎn)速將通過(guò)同軸連接的減速器減速后，將偏航力矩作用在偏航軸承上，帶動(dòng)風(fēng)輪偏航對(duì)風(fēng)，當(dāng)對(duì)風(fēng)完成后，風(fēng)向標(biāo)和傳感器基座失去電信號(hào)，調(diào)向電機(jī)停止工作，偏航過(guò)程結(jié)束。傳動(dòng)系統(tǒng)包括低速軸、齒輪箱和高速軸；其中，齒輪箱連接低速軸和高速軸可以將很低的葉輪轉(zhuǎn)速變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)也使發(fā)電機(jī)易于控制，當(dāng)風(fēng)速矢量的方向變化時(shí)，精密的相對(duì)風(fēng)向傳感器將檢測(cè)信號(hào)傳輸給控制器，經(jīng)過(guò)分析后驅(qū)動(dòng)調(diào)向電機(jī)和齒輪箱使風(fēng)力發(fā)電機(jī)盡可能的減小風(fēng)能損失，快速平穩(wěn)的對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，以便使葉輪獲得最大的風(fēng)能。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)艙內(nèi)還包括機(jī)艙加熱器和冷卻泵，對(duì)機(jī)艙進(jìn)行溫度的控制，保證整個(gè)發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行，控制器連接交互式人機(jī)操作界面，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的管理人員可以通過(guò)主機(jī)、顯示器和液晶顯示屏對(duì)整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行管理和控制。需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說(shuō)明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并不限于具體實(shí)施方式
中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種高效智能任意風(fēng)向發(fā)電機(jī)，其特征在于由葉輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、控制器、調(diào)向電機(jī)、交互式人機(jī)操作界面、冷卻泵、機(jī)艙加熱器和相對(duì)風(fēng)向傳感器構(gòu)成；其中，傳動(dòng)系統(tǒng)包括低速軸、齒輪箱和高速軸，葉輪通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)連接發(fā)電機(jī)，控制器分別與調(diào)向電機(jī)、冷卻泵、機(jī)艙加熱器、發(fā)電機(jī)、相對(duì)風(fēng)向傳感器和交互式人機(jī)操作界面相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效智能任意風(fēng)向發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的葉輪采用上風(fēng)式，且為3片風(fēng)葉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效智能任意風(fēng)向發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的相對(duì)風(fēng)向傳感器由風(fēng)向標(biāo)、傳感器基座和角度-電信號(hào)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成；其中，風(fēng)向標(biāo)和傳感器分別與角度-電信號(hào)轉(zhuǎn)換器相連，角度-電信號(hào)轉(zhuǎn)換器連接控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效智能任意風(fēng)向發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的齒輪箱采用行星式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效智能任意風(fēng)向發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的交互式人機(jī)操作界面包括鍵盤(pán)、液晶顯示屏和主機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的高效智能任意風(fēng)向發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的角度-電信號(hào)轉(zhuǎn)換器采用非接觸式轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高效智能任意風(fēng)向發(fā)電機(jī)，其主要技術(shù)特點(diǎn)是由葉輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、控制器、調(diào)向電機(jī)、交互式人機(jī)操作界面、冷卻泵、機(jī)艙加熱器和相對(duì)風(fēng)向傳感器構(gòu)成；其中，傳動(dòng)系統(tǒng)包括低速軸、齒輪箱和高速軸，葉輪通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)連接發(fā)電機(jī)，控制器分別與調(diào)向電機(jī)、冷卻泵、機(jī)艙加熱器、發(fā)電機(jī)、相對(duì)風(fēng)向傳感器和交互式人機(jī)操作界面相連。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，利用相對(duì)風(fēng)向傳感器使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以準(zhǔn)確測(cè)量風(fēng)的方向，并利用控制器智能控制調(diào)向電機(jī)作用于葉輪進(jìn)行主動(dòng)迎風(fēng)，此風(fēng)力發(fā)電機(jī)能利用任意風(fēng)向的風(fēng)源進(jìn)行高效輸出發(fā)電，同時(shí)延長(zhǎng)了調(diào)向機(jī)構(gòu)的壽命、提高了發(fā)電量。
文檔編號(hào)F03D7/04GK102425527SQ20111036292
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者毛振剛 申請(qǐng)人:天津市軍聯(lián)科技有限公司