垂直轴风轮控制装置及垂直轴风力机风轮制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种垂直轴风轮控制装置及垂直轴风力机风轮，属于风力机领域，所述垂直轴风力机风轮包括风轮叶片。其中，所述垂直轴风轮控制装置包括控制模块以及用于连接所述风轮叶片的执行机构，所述控制模块与所述执行机构耦合；所述控制模块，用于获取风速信号以及风向信号；所述控制模块，还用于根据获取的所述风速信号以及风向信号控制所述执行机构来调节所述风轮叶片的迎角，使得所述风轮叶片的迎角满足最佳风能转换条件，从而使得风轮叶片的迎角始终处于最佳迎角位置，提高了垂直轴风力机的风能利用率，实现了风能的高效利用。

Vertical shaft wind wheel control device and vertical axis wind turbine wind wheel

The invention provides a vertical shaft wind wheel control device and a vertical axis wind turbine wind wheel, which belongs to the field of wind turbines. Among them, the vertical axis wind turbine control device comprises a control module and execution mechanism for connecting the wind wheel blade, the control module and the actuator coupling; the control module, used to obtain the wind speed signal and direction signal; the control module is used to, according to the wind speed signal and the wind direction signal to control the actuator to adjust the blade angle, the wind wheel blade angle optimal wind energy conversion conditions, so that the blade angle of attack angle of attack is always in the best position, improve the vertical axis wind turbine wind energy utilization rate, to achieve the efficient use of the wind.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力机领域，具体而言，涉及一种垂直轴风轮控制装置及垂直轴风力机风轮。
技术介绍
随着科学技术的发展，风力机也逐渐运用到许多领域，风力机是利用风产生动力的一种机器。现代风力机多指发电用风力机，亦有用于提水灌溉的。风能资源是清洁的可再生能源，安全、清洁、资源丰富，取之不竭，是一种永久性的大量存在的本地资源，可为我们提供长期稳定的能源供应。风力发电是新能源领域中技术最成熟、最具规模、开发商业化发展前景的发电方式之一。发展风电对于保障能源安全，调整能源结构，减轻环境污染，实现可持续发展等都具有非常重要的意义。风力发电的原理：是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前风车技术，微风便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行，我国也在西部地区大力提倡。现有技术中的垂直轴风力机通常是升力型风力机与阻力型风力机以及混合型风轮的垂直轴风力机，混合型风轮的垂直轴风力机也就是升力型风轮与阻力型风轮的组合，虽然这种混合型风轮的垂直轴风力机既有较高的输出功率也有较低的启动风速，但由于将升力型叶片与阻力型叶片组合在一起，使得阻力型叶片在旋转时影响了升力型风轮的内部流场，使得升力型叶片的迎角不能为最佳迎角，导致风能利用率仍然较低，且现有的垂直轴风力机均无法实现真正意义上的调桨控制。因此，如何有效地控制垂直轴风力机风轮的叶片的迎角，提高风能利用率，是目前急需考虑解决的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种垂直轴风轮控制装置及垂直轴风力机风轮，其能够有效控制垂直轴风力机风轮的叶片迎角，提高风能利用率。本专利技术的实施例是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供了一种垂直轴风轮控制装置，应用于垂直轴风力机风轮，所述垂直轴风力机风轮包括风轮叶片，其特征在于，所述垂直轴风轮控制装置包括控制模块以及用于连接所述风轮叶片的执行机构，所述控制模块与所述执行机构耦合；所述控制模块，用于获取风速信号以及风向信号；所述控制模块，还用于根据获取的所述风速信号以及风向信号控制所述执行机构来调节所述风轮叶片的迎角，使得所述风轮叶片的迎角满足最佳风能转换条件。在本专利技术较佳的实施例中，所述控制模块包括第一控制模块、第二控制模块、功率控制模块以及桨距控制模块，所述功率控制模块分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块耦合，所述第一控制模块、所述第二控制模块均与所述桨距控制模块耦合，所述桨距控制模块与所述执行机构耦合，所述功率控制模块用于根据获取的风力机的功率值来切换所述第一控制模块与所述第二控制模块，使得所述第一控制模块在所述风力机的发电机并网前，通过所述桨距控制模块控制所述执行机构来调节所述风轮叶片的迎角，以及使得所述第二控制模块在所述风力机的发电机并网后，通过所述桨距控制模块控制所述执行机构来调节所述风轮叶片的迎角。在本专利技术较佳的实施例中，所述控制模块为多个，所述执行机构与所述控制模块的数量相同，每个所述控制模块对应连接一个所述执行机构。在本专利技术较佳的实施例中，所述最佳风能转换条件为所述风轮叶片的迎角在同一位置为一恒定值。在本专利技术较佳的实施例中，所述执行机构为液压执行机构。第二方面，本专利技术实施例提供了一种垂直轴风力机风轮，其特征在于，所述垂直轴风力机风轮包括旋转轴、设置在旋转轴上的风轮组、发电机以及垂直轴风轮控制装置，所述垂直轴风轮控制装置设置在所述旋转轴上，所述发电机与所述旋转轴的一端连接，所述发电机连接蓄电池。在本专利技术较佳的实施例中，所述风轮组包括升力型风轮、阻力型风轮，所述旋转轴包括上部、中部、下部，所述上部与所述中部通过法兰连接，所述中部与所述下部通过法兰连接，所述阻力型风轮安装在所述旋转轴的上部与下部，所述升力型风轮通过连杆与所述旋转轴的中部连接。在本专利技术较佳的实施例中，所述执行机构的一端连接所述垂直轴风轮控制装置，所述执行机构的另一端连接所述升力型风轮的风轮叶片。在本专利技术较佳的实施例中，所述升力型风轮的风轮叶片顶部设有风向标，所述风轮叶片前缘设有传感器，所述风向标与所述传感器耦合，所述传感器与所述垂直轴风轮控制装置耦合，所述风向标用于获取风向信号，所述传感器用于获取风速信号。在本专利技术较佳的实施例中，所述升力型风轮的风轮叶片前缘均匀设置有10个所述传感器。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术实施例提供一种垂直轴风轮控制装置及垂直轴风力机风轮，通过所述执行机构连接垂直轴风力机风轮的所述风轮叶片，从而使得执行机构可用于调节所述风轮叶片的迎角，由于所述控制模块与所述执行机构耦合，从而所述控制模块可以通过控制所述执行机构从而来调节所述风轮叶片的迎角，而风速信号以及风向信号会影响所述风轮叶片的迎角，所以，所述控制模块用于获取所述风速信号以及风向信号，从而根据所述风速信号以及所述风向信号控制所述执行机构来调节所述风轮叶片的迎角，使得所述风轮叶片的迎角能够满足最佳风轮转换条件，提高了垂直轴风力机的风能利用率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种垂直轴风轮控制装置的结构框图；图2为本专利技术实施例提供的一种垂直轴风力机风轮的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种风轮在旋转过程中风轮叶片示意图；图4为本专利技术实施例提供的另一种垂直轴风力机风轮的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种升力型风轮的结构示意图。图标：100-垂直轴风轮控制装置；110-控制模块；112-第一控制模块；114-第二控制模块；116-功率控制模块；118-桨距控制模块；120-执行机构；200-垂直轴风力机风轮；210-发电机；220-旋转轴；230-风轮组；232-阻力型风轮；234-升力型风轮；2341-风轮叶片；240-蓄电池；250-连杆。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直轴风轮控制装置，应用于垂直轴风力机风轮，所述垂直轴风力机风轮包括风轮叶片，其特征在于，所述垂直轴风轮控制装置包括控制模块以及用于连接所述风轮叶片的执行机构，所述控制模块与所述执行机构耦合；所述控制模块，用于获取风速信号以及风向信号；所述控制模块，还用于根据获取的所述风速信号以及风向信号控制所述执行机构来调节所述风轮叶片的迎角，使得所述风轮叶片的迎角满足最佳风能转换条件。

【技术特征摘要】
1.一种垂直轴风轮控制装置，应用于垂直轴风力机风轮，所述垂直轴风力机风轮包括风轮叶片，其特征在于，所述垂直轴风轮控制装置包括控制模块以及用于连接所述风轮叶片的执行机构，所述控制模块与所述执行机构耦合；所述控制模块，用于获取风速信号以及风向信号；所述控制模块，还用于根据获取的所述风速信号以及风向信号控制所述执行机构来调节所述风轮叶片的迎角，使得所述风轮叶片的迎角满足最佳风能转换条件。2.根据权利要求1所述的垂直轴风轮控制装置，其特征在于，所述控制模块包括第一控制模块、第二控制模块、功率控制模块以及桨距控制模块，所述功率控制模块分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块耦合，所述第一控制模块、所述第二控制模块均与所述桨距控制模块耦合，所述桨距控制模块与所述执行机构耦合，所述功率控制模块用于根据获取的风力机的功率值来切换所述第一控制模块与所述第二控制模块，使得所述第一控制模块在所述风力机的发电机并网前，通过所述桨距控制模块控制所述执行机构来调节所述风轮叶片的迎角，以及使得所述第二控制模块在所述风力机的发电机并网后，通过所述桨距控制模块控制所述执行机构来调节所述风轮叶片的迎角。3.根据权利要求2所述的垂直轴风轮控制装置，其特征在于，所述控制模块为多个，所述执行机构与所述控制模块的数量相同，每个所述控制模块对应连接一个所述执行机构。4.根据权利要求1所述的垂直轴风轮控制装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：史广泰，刘小兵，张惟斌，华红，罗琨，王志文，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川;51