一种风力机叶片调节系统技术方案

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术的一种风力机叶片调节系统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。

A Wind Turbine Blade Regulating System

The utility model discloses a wind turbine blade regulating system, which comprises a wind turbine main body and several blades evenly assembled at the front end of the main body of the wind turbine, as well as a support pillar used to support the main body of the wind turbine. The trailing edge of the blade is provided with flaps, the main body of the wind turbine is fixed at the top of the support pillar, and a pitch-changing mechanism and a generator are arranged in the main body of the wind turbine. The blade is provided with a flap control mechanism, the generator is electrically connected with the variable pitch mechanism, the variable pitch mechanism adjusts the blade, and the flap control mechanism adjusts the flap. The wind turbine blade regulating system of the utility model can timely and effectively adjust the load of the wind turbine in a wide load frequency range through the coordinated control of the independent variable pitch and trailing flaps of the wind turbine, so as to actively adjust the aerodynamic performance of the blade and reduce the fatigue load of the blade.

【技术实现步骤摘要】
一种风力机叶片调节系统
本技术属于风力机叶片
，具体地说，涉及一种风力机叶片调节系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术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。本技术的具有以下有益效果：独立变桨距具有调节范围大的优点，但响应速度较慢，适用于调节低频载荷。尾缘襟翼具有响应速度快，可局部调节等优点，但调节范围较小，适用于调节高频载荷。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。附图说明图1为本技术风力机叶片调节系统的结构示意图。图2为本技术桨叶的结构示意图。图3为本技术控制方法的原理框图。附图中各序号表示的意义如下：1风力机主体，2发电机，3变桨距控制器，4前馈控制器，5变桨距驱动器，6桨叶，7应力感应器，8襟翼控制器，9襟翼驱动器，10襟翼，11支撑柱。具体实施方式下面结合附图对本技术做详细说明。本技术提供的一种风力机叶片调节系统如图1-2所示，包括风力机主体1与均匀装配在所述风力机主体1前端的若干个桨叶6，以及用于支撑风力机主体1的支撑柱11，所述桨叶6的尾缘处设有襟翼10，所述风力机主体1固定在所述支撑柱11顶端，所述风力机主体1内设有变桨距机构与发电机2，所述桨叶6上设有襟翼控制机构，所述发电机2与所述变桨距机构电连接，所述变桨距机构调节所述桨叶6，所述襟翼控制机构调节所述襟翼10。具体的，所述变桨距机构包括若干个变桨距驱动器5、变桨距控制器3与前馈控制器4，所述变桨距控制器3固定在所述风力机主体1内部并与所述发电机2电连接，若干个所述变桨距驱动器5设置在所述风力机主体1的前端内部并分别与若干个所述桨叶6相匹配，所述前馈控制器4固定并突出的设置在所述风力机主体1的前端端部，所述变桨距控制器3分别与所述变桨距驱动器5、所述前馈控制器4电连接，所述变桨距驱动器5调节所述桨叶6。具体的，所述襟翼控制机构包括应力感应器7、襟翼驱动器9与襟翼控制器8，所述襟翼驱动器9调节所述襟翼10，所述应力感应器7设置在所述桨叶6的叶根处与所述变桨距驱动器5相匹配，所述襟翼控制器8设置在所述桨叶6内部，所述应力感应器7、所述襟翼控制器8与所述襟翼驱动器9依次电连接。具体的，所述变桨距驱动器5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6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9包括襟翼10驱动电机、襟翼10联轴器与襟翼10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10相连。优选的，所述前馈控制器4内设有测风雷达，所述变桨距控制器3与所述襟翼控制器8均为PID控制器。本技术提供的一种用于上述风力机叶片调节系统的控制方法如图3所示，包括如下步骤：整体桨距角获取，变桨距控制器3获取发电机2的实际转速与发电机2额定转速，通过对发电机2的实际转速与发电机2额定转速的比较得到发电机2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4通过来源风速进行计算，获得风力机各桨叶6的风速前馈桨距角；独立变桨距桨距角获取，变桨距控制器3通过将将整体桨距角和风速前馈桨距角叠加得到风力机各桨叶6的独立变桨距桨距角；独立变桨，变桨距控制器3依据各叶片对应的独立变桨距桨距角，驱动对应桨叶6的变桨距电机和变桨距传动结构进行各桨叶6的独立变桨距；叶根弯矩获取，襟翼控制器8通过桨叶6根部的应力感应器7获取经过独立变桨后桨叶6的叶根弯矩；襟翼10调度角获取，将叶根弯矩投影为俯仰分量和偏航分量，通过对俯仰分量和偏航分量的计算，计算出襟翼10调度角；襟翼10调节，襟翼控制器8依据襟翼10调度角的转动角度驱动襟翼驱动器9，襟翼驱动器9对安装在桨叶6尾缘处的襟翼10进行调节实施例：具体的通过采用三桨叶6风力机对本技术的控制方法进一步详述。基于风速前馈的独立变桨距控制策略风力机整体变桨距控制采用发电机2转速偏差(额定转速与实际转速之差)作为输入信号，通过变桨距控制器3控制桨叶6整体变桨距，风力机整体变桨距控制表达式为：式中，θcpc(t)为风力机的整体变桨距的桨距角，ΔΩ(t)为发电机2转速偏差。来流风速采用测风雷达来测量，以风力机主体1前端的轮毂高度的风速为参考风速。风剪切的变化规律可用风速廓线来表示，风速廓线用指数律可表示为：式中，V(h)为离地参考高度为h处的风速；V(h0)为离地参考高度为h0处的风速，一般取轮毂高度风速；α为风剪切指数，与地面粗糙度和大气稳定度相关，IEC标准一般取α＝0.20。塔影效应的作用范围主要在风轮平面的下半部分，即方位角ψ∈(π/2,3π/2)的区域。对于上风向风力机，塔影效应引起的风速减小可用势流理论表示为：式中，(x,y)为塔架坐标系下水平两个方向的坐标，V(x,y)为风轮平面内塔架坐标为(x,y)处的风速；V0为来流风速；D(x,y)为塔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力机叶片调节系统，包括风力机主体（1）与均匀装配在所述风力机主体（1）前端的若干个桨叶（6），以及用于支撑风力机主体（1）的支撑柱（11），所述桨叶（6）的尾缘处设有襟翼（10），所述风力机主体（1）固定在所述支撑柱（11）顶端，其特征在于：所述风力机主体（1）内设有变桨距机构与发电机（2），所述桨叶（6）上设有襟翼控制机构，所述发电机（2）与所述变桨距机构电连接，所述变桨距机构调节所述桨叶（6），所述襟翼控制机构调节所述襟翼（10）。

【技术特征摘要】
1.一种风力机叶片调节系统，包括风力机主体（1）与均匀装配在所述风力机主体（1）前端的若干个桨叶（6），以及用于支撑风力机主体（1）的支撑柱（11），所述桨叶（6）的尾缘处设有襟翼（10），所述风力机主体（1）固定在所述支撑柱（11）顶端，其特征在于：所述风力机主体（1）内设有变桨距机构与发电机（2），所述桨叶（6）上设有襟翼控制机构，所述发电机（2）与所述变桨距机构电连接，所述变桨距机构调节所述桨叶（6），所述襟翼控制机构调节所述襟翼（10）。2.根据权利要求1所述的风力机叶片调节系统，其特征在于：所述变桨距机构包括若干个变桨距驱动器（5）、变桨距控制器（3）与前馈控制器（4），所述变桨距控制器（3）固定在所述风力机主体（1）内部并与所述发电机（2）电连接，若干个所述变桨距驱动器（5）设置在所述风力机主体（1）的前端内部并分别与若干个所述桨叶（6）相匹配，所述前馈控制器（4）固定并突出的设置在所述风力机主体（1）的前端端部，所述变桨距控制器（3）分别与所述变桨距驱动器（5）、所述前馈控制器（4）电连接，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何科杉，
申请(专利权)人：汕头职业技术学院，
类型：新型
国别省市：广东,44