叶片、风力发电机组及风力发电机组的控制方法技术

本发明专利技术涉及一种叶片、风力发电机组及风力发电机组的控制方法。叶片包括叶片本体及力矩产生装置，力矩产生装置设置在叶片本体内部；力矩产生装置包括传动连接的驱动部和转动部；驱动部固定连接于叶片本体，驱动部能够驱动转动部朝与叶片本体的变桨方向的相反方向转动。本发明专利技术的叶片能够降低或消除叶片在变桨过程中所产生的陀螺力矩。

Blade, wind generator set and control method of wind generator set

The invention relates to a blade, a wind turbine and a control method of a wind generator set. The blade comprises a blade body and a torque generation device, torque generation device is arranged on the blade body; torque generating device comprises a transmission connection with the driving part and the rotating part; the driving part is fixedly connected with the blade body, rotating in the opposite direction driving part to drive the pitch direction toward and the blade body. The blade of the invention can reduce or eliminate the gyroscopic moment generated by the blade during the pitch changing process.

【技术实现步骤摘要】
叶片、风力发电机组及风力发电机组的控制方法
本专利技术涉及风力发电
，特别是涉及一种叶片、风力发电机组及风力发电机组的控制方法。
技术介绍
在风力发电
，风力发电机的叶轮包括轮毂和叶片。轮毂会围绕转子的旋转轴线自转。叶片能够与轮毂同步围绕转子的旋转轴线自转。当叶片需要变桨时，叶片能够相对于轮毂自转。风力发电机转子的叶片在变桨过程中会产生陀螺力矩。叶片在变桨过程中，叶片的变桨速度有特殊要求，需要考虑两个方面的因素，一方面与驱动叶片变桨的变桨电机极限载荷相关，另一方面叶片变桨过程中产生的陀螺力矩带来的影响。叶片变桨过程中，叶片自身由变桨电机驱动绕变桨轴线自转，同时围绕叶轮旋转轴线周向转动，因此叶片会产生一定的陀螺力矩。根据现有技术中的刚性体旋转的基本原理，惯性矩通常由下式计算出：J＝∫Vρ(r)r2dv其中，r是从指定旋转轴线到刚性体中任意一点的半径矢量，并且ρ(r)是每个点r处的质量密度。在刚性体的整个积分V之上计算积分。叶片在变桨过程的旋转和叶轮的旋转所产生的陀螺力矩Mg，依据陀螺理论由下式计算出Mg＝J·Ω×ω其中，Ω是代表叶片14变桨过程自转的运动矢量，ω是代表叶轮围绕叶轮旋转轴线旋转的矢量。作为上式的矢量积的结果，Mg取向垂直于Ω和ω两者，方向符合右手规则。在风力发电机中，Ω和ω两者相互垂直，Mg取向垂直于叶片的变桨轴线与叶轮旋转轴线所形成的平面。因此根据Mg的方向，陀螺力矩Mg会使得叶片相对于叶轮旋转轴线沿叶轮旋转轴线的轴向向前或向后移动。产生的陀螺力矩会使得叶片相对于叶轮旋转轴线沿轴向向前或向后移动，增加了额外的弯矩载荷。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种叶片、风力发电机组及风力发电机组的控制方法，能够降低或消除叶片在变桨过程中所产生的陀螺力矩。本专利技术实施例一方面提出了一种用于风力发电机的叶片，其包括叶片本体及力矩产生装置，力矩产生装置设置在叶片本体内部；力矩产生装置包括传动连接的驱动部和转动部；驱动部固定连接于叶片本体，驱动部能够驱动转动部朝与叶片本体的变桨方向的相反方向转动。根据本专利技术实施例的一个方面，叶片本体包括叶根，力矩产生装置设置于从叶根的端面起至叶片的总长度的10％至90％之间的区域上。根据本专利技术实施例的一个方面，力矩产生装置的数量为一个或一个以上，一个以上的力矩产生装置沿叶片本体的长度方向设置。根据本专利技术实施例的一个方面，转动部的转动轴线与叶片本体的变桨轴线平行或重合。根据本专利技术实施例的一个方面，力矩产生装置还包括支承部，支承部固定设置在叶片本体内部，支承部与转动部转动连接。根据本专利技术实施例的一个方面，支承部包括通孔，转动部设置于通孔内，转动部与支承部之间设置有转动连接件。根据本专利技术实施例的一个方面，转动连接件为轴承。根据本专利技术实施例的一个方面，转动连接件包括环形导槽以及环形导轨，支承部形成通孔的孔壁与转动部朝向通孔的周向表面中的一者上设置有环形导槽，另一者上设置有环形导轨。根据本专利技术实施例的一个方面，转动连接件包括第一环形轨道、第二环形轨道以及滚动体，支承部形成通孔的孔壁与转动部朝向通孔的周向表面中的一者上设置有第一环形轨道，另一者上设置有第二环形轨道，滚动体设置于第一环形轨道和第二环形轨道之间，且与第一环形轨道和第二环形轨道转动配合。根据本专利技术实施例的一个方面，支承部为环状结构，转动部为环状结构或盘状结构，转动部套设于支承部内。根据本专利技术实施例提供的叶片，在叶片本体变桨过程中，力矩产生装置的转动部能够朝与叶片本体的变桨方向的相反方向转动，从而力矩产生装置会产生一个反陀螺力矩。力矩产生装置产生的反陀螺力矩能够降低或消除叶片本体变桨过程中产生的陀螺力矩，保证叶片本体变桨时的变桨运动过程平稳，避免叶片本体在变桨过程中发生振动而承载额外载荷。本专利技术实施例的另一个方面提供一种风力发电机组，其特征在于，包括轮毂以及与轮毂转动连接的上述的叶片。本专利技术实施例的又一个方面提供一种风力发电机组的控制方法，其包括：获取叶片本体的变桨速度值和/或角度值；根据变桨速度值计算出力矩产生装置的转动部的预定转动速度值；控制转动部以预定速度值朝与叶片本体的变桨方向的相反方向转动；叶片本体停止变桨，转动部停止转动。根据本专利技术实施例的又一个方面，转动部与叶片本体同步转动或停止。附图说明下面将参考附图来描述本专利技术示例性实施例的特征、优点和技术效果。图1是本专利技术实施例的叶片结构示意图。图2是本专利技术实施例的风力发电机的结构示意图。图3是本专利技术实施例的风力发电机的局部结构正视示意图。图4是本专利技术实施例的风力发电机的局部结构轴测示意图。图5是本专利技术实施例的力矩产生装置与叶片主体固定连接状态示意图。图6是本专利技术实施例的力矩产生装置的支承部与转动部通过轴承转动连接的剖视结构示意图。图7是本专利技术实施例的力矩产生装置的支承部与转动部通过环形导槽与环形导轨转动连接的剖视结构示意图。图8是本专利技术实施例的力矩产生装置的支承部与转动部通过滚动体转动连接的剖视结构示意图。图9是本专利技术实施例的力矩产生装置驱动部与转动部齿轮传动剖视结构示意图。图10是本专利技术实施例的力矩产生装置驱动部与转动部皮带传动剖视结构示意图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。附图标记：4、力矩产生装置；4a、反陀螺力矩；41、转动部；41a、齿轮；41b、皮带轮；42、支承部；42a、环形凸缘；43、驱动部；10、风力发电机；11、塔筒；12、机舱；13、轮毂；14、叶片主体；141、叶根；142、叶尖；15、轴承；16、滚动体；17、皮带；20、变桨轴线；20a、变桨方向；20b、周向转动方向；21、叶轮旋转轴线；21a、自转方向；22、陀螺力矩的方向；22a、陀螺力矩。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系，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”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1所示，本专利技术实施例提供的叶片包括叶片主体14以及力矩产生装置4。力矩产生装置4设置在叶片本体14的内部。本实施例的叶片本体14具有一定长度、宽度及厚度的长条状的结构体。力矩产生装置4包括传动连接的转动部41和驱动部43。驱动部43固定连接于叶片本体14，例如驱动部43自身通过紧固件或者焊接方式与叶片本体14固定连接。驱动部43能够驱动转动部41朝与叶片本体14的变桨方向的相反方向转动。如图3所示，叶片主体14变桨过程中会产生陀螺力矩22a，而力矩产生装置4能够产生一个反陀螺力矩4a，从而力矩产生装置4产生的反陀螺力矩4a能够降低或消除叶片本体1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风力发电机组的叶片，其特征在于，包括叶片本体(14)及力矩产生装置(4)，所述力矩产生装置(4)设置在所述叶片本体(14)内部；所述力矩产生装置(4)包括相互连接的转动部(41)和驱动部(43)；所述驱动部(43)固定连接于所述叶片本体(14)，所述驱动部(43)能够驱动所述转动部(41)朝与所述叶片本体(14)的变桨方向(20a)的相反方向转动。

【技术特征摘要】
1.一种用于风力发电机组的叶片，其特征在于，包括叶片本体(14)及力矩产生装置(4)，所述力矩产生装置(4)设置在所述叶片本体(14)内部；所述力矩产生装置(4)包括相互连接的转动部(41)和驱动部(43)；所述驱动部(43)固定连接于所述叶片本体(14)，所述驱动部(43)能够驱动所述转动部(41)朝与所述叶片本体(14)的变桨方向(20a)的相反方向转动。2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述叶片本体(14)包括叶根(141)，所述力矩产生装置(4)设置于从所述叶根(141)的端面起至所述叶片本体(14)的总长度的10％至90％之间的区域上。3.根据权利要求2所述的叶片，其特征在于，所述力矩产生装置(4)的数量为一个或一个以上，一个以上的所述力矩产生装置(4)沿所述叶片本体(14)的长度方向设置。4.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述转动部(41)的转动轴线与所述叶片本体(14)的变桨轴线(20)平行或重合。5.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述力矩产生装置(4)还包括支承部(42)，所述支承部(42)固定设置在所述叶片本体(14)内部，所述支承部(42)与所述转动部(41)转动连接。6.根据权利要求5所述的叶片，其特征在于，所述支承部(42)包括通孔，所述转动部(41)设置于所述通孔内，所述转动部(41)与所述支承部(42)之间设置有转动连接件。7.根据权利要求6所述的叶片，其特征在于，所述转动连接件为轴承(15)。8.根据权利要求6所述的叶片，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏小虎，樊祥希，王徐莉，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11