一种中小型风力机侧倾角自动调节机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种中小型风力机侧倾角自动调节机构，安装在回转体连接支架上，其结构包括侧倾角调节机构、尾翼回转连接轴套、尾翼、侧倾角

【技术实现步骤摘要】
一种中小型风力机侧倾角自动调节机构


[0001]本技术涉及中小型风力机，具体涉及一种中小型风力机侧倾角自动调节机构。

技术介绍

[0002]目前，偏远农牧区使用的大部分小型风力发电机无自动保护装置，在风速过大、发电机过电压或过热的情况下，主要是靠人工操作的办法使风力发电机整体旋转偏航后进行刹车保护。这给用户的使用带来很多不便。自然界中的风、风向和风速时刻都在发生变化，往往难以预料。风能的这种随意性和不稳定性给风能的开发利用带来了很多难题。当风速超过风力发电机的额定风速范围后，会造成风力发电机叶片、发电机、塔架等部件的严重损坏，现有的保护装置可靠性差，经常发生强风吹断叶片、发电机由于过高转速而烧毁等事故。
[0003]为了提高中小型风力发电机安全性、可靠性及缩小体积，目前中小型风力发电机配套的是被动式无自动保护装置，即被动式偏航机构。该偏航机构一般利用尾翼斜置侧偏风轮原理，提高风力发电机的稳定性和可靠性。中小型风力发电机设计三个重要结构参数，即：
⑴
风轮的仰角β(亦称后倾角)；
⑵
风轮轴与回转体中心偏心距e；
⑶
尾翼侧倾角φ。在制作风力发电机时，必须严格按设计风轮的仰角β、风轮轴与回转体中心偏心距e以及尾翼侧倾角φ的参数制造回转体，这是提高中小型风力发电机调速机构准确调速的重要保障。
[0004]其中，尾翼与回转体上的尾翼连接轴套通过销轴连结，而此销轴在安装时即有一个设计好的空间后倾角和侧倾角，由于这一空间后倾角和侧倾角的存在，当风轮偏转调速时，尾翼逐渐翘起，翘起的尾翼在自重力的作用下，企图恢复到原来位置，一旦风速减小到某一个值时，在尾翼重力产生的恢复力矩作用下，即可迫使尾翼回到原来位置，使风轮迎风继续旋转。
[0005]在中小型风力发电机实际应用中，当自动调向限速后还需进一步对风力发电机的风轮进行刹车控制。只有这样，才可使风力发电机的风轮彻底停转，最终实现对风力发电机的真正保护。而且，当超过额定风速范围后，因超负荷会危及风力机安全运行，以及风力发电机所带的负载时高时低的变化，也同样会危及风力机安全。所以，对中小型风力发电机组的调速要求是，在额定风速及高于额定风速的某个风速区段范围内，使风轮保持一个比较稳定的转速过程。其调速的目的在于：1.使风轮不超速运转以保证机件、机组的安全性、可靠性和使用寿命。2.在风轮转速的波动下，严格控制确保供电品质；3.在风轮转速的波动下，不使输出功率大幅度起落。4.在风速突变的情况下，使偏航机构提前改变风机作业状况，确保风机安全。

技术实现思路

[0006]本技术要解决的技术问题是提供一种中小型风力机侧倾角自动调节机构，这种自动调节机构针对上述目前风机自动限速系统不能够在风速超过额定风速范围时，限制
风轮叶片转速和发电机的输出功率的问题，通过改变尾翼侧倾角，使风力发电机的风轮提前降低转数，实现提高风力发电机的使用寿命，加强运行的稳定性、安全性和可靠性。
[0007]本技术要解决的技术问题由以下结构来实现：一种中小型风力机侧倾角调节机构，安装在回转体、回转体连接支架上，位于风轮、发电机后部，所述回转体通过固定螺栓固定在回转体轴承座上，所述回转体轴承座通过固定螺栓固定在塔架上端。结构包括侧倾角调节机构、尾翼回转连接轴套、尾翼、侧倾角￠。
[0008]所述侧倾角调节机构包括侧倾角调节机构支架、铰链、电推杆、连接杆；
[0009]所述尾翼回转连接轴套位于所述回转体后端，下端通过铰接轴a、铰接轴固定螺栓与回转体相连，可绕铰接轴a左右摆动，所述尾翼通过销轴与尾翼回转连接轴套相连。所述尾翼回转连接轴套作用是可改变尾翼侧倾角所述侧倾角是尾翼回转连接轴套与回转体中心线的夹角。当电推伸缩杆向前推动时，可使尾翼回转轴套绕铰接轴a向右(从风力机后视)转动，增大尾翼侧倾角，使风力发电机进入正常调速运行；当电推伸缩杆向后收缩时，可使尾翼回转连接轴套绕铰接轴a向左转动，减小尾翼侧倾角，使尾翼提前并尾直至停止运行发电；一般情况下，侧倾角￠设定在0
°
～20
°
。
[0010]所述电推杆包括电推杆驱动电机、电推伸缩杆；一端通过连接杆、铰链与侧倾角调节机构支架相连，所述侧倾角调节机构支架安装在回转体上。所述电推杆另一端通过电推伸缩杆与铰接轴b相连，所述铰接轴b与尾翼回转连接轴套相连。所述电推伸缩杆作用是，前后伸缩推拉尾翼回转连接轴套绕铰接轴b转动。
[0011]侧倾角最大限位块焊接在尾翼回转连接轴套一侧，其作用是限定电推伸缩杆向右推动尾翼回转连接轴套的行程，以便使侧倾角达到最大设定值，电推杆停止动作，使尾翼实现正常调速：侧倾角最小限位块焊接在回转体上，靠近尾翼回转连接轴套另一侧，其作用是限定电推伸缩杆向左拉动尾翼回转连接轴套的行程，以便使侧倾角达到最小设定值时，电推杆停止动作，使尾翼实现提前并尾停止发电。
[0012]本自动调节机构的工作过程是：所述电推杆是由风力机主控制器(MCU)控制，即，微控制单元(Microcontroller Unit)。其作用是通过测量元件，同时接收来自风力发电机电压采样输入和接收电池电压采样输入，通过控制电路连接驱动模块，控制充电模块在风力发电机在输出电压小于规定值时充电；采集风力发电机发出的电压、电流数据，通过控制逻辑采用PID算法，利用PID算法可以一方面保证风力发电机处于最佳功率点发电；另一方面，防止因发电机发出的功率超出额定功率而损坏。
[0013]其中，PID算法如框图所示，输入为设定功率(风力发电机额定输出功率)；测量元件为检测风力发电机输出电压、输出电流计算出实际功率执行机构为直流调压电路；输出电流驱动电动推杆驱动电机。
[0014]工作中，一般情况下￠角固定为一个定值，￠角保持在0
°
～20
°
之间。当风力机主控制器(MCU)检测到风力发电机输出功率大于其额定功率120％时或发电机转速大于其额定转速率120％时，启动电推杆驱动电机运行，使电推伸缩杆收缩，向左拉动尾翼回转连接轴套减小侧倾角，实现提前尾翼并尾。使风轮转速降低，然后，系统自动伸展电推伸缩杆，逐渐增大侧倾角，回到设定值范围之内，让尾翼释放，恢复正常发电。反之，当风力机主控制器(MCU)检测到风力发电机输出功率小于其额定功率80％时或发电机转速小于其额定转速率80％时，系统启动电推杆驱动电机运行，并向外伸展电推伸缩杆，向右推动尾翼回转连接轴
套增大侧倾角，实现正常调速。当预警超强风力来临时，可提前减小侧倾角，使风力机提前并尾停止发电运行。
[0015]本自动调节机构的优点在于：1.实现风力机主动偏航及主动停机的目的，确保风力机运行平稳可靠，即使在风速以及负载变化大的情况下，当预警超强风力来临时，可提前减小侧倾角，使风力机提前调速并尾，避免“飞车”毁机事故发生；2.工作中，只需改变侧倾角即可实现调速之目的。无需同时改变侧倾角和后倾角；3.可以实现远程控制。用户只要将风力发电机额定输出功率设定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中小型风力机侧倾角自动调节机构，安装在回转体(3)、回转体连接支架(10)上，位于风轮(1)、发电机(2)后部，包括侧倾角调节机构(7)、尾翼回转连接轴套(8)、尾翼(9)、侧倾角￠(12)，其特征在于：所述回转体(3)通过固定螺栓(5)固定在回转体轴承座(4)上，所述回转体轴承座(4)通过固定螺栓(5)固定在塔架(6)上端；所述侧倾角调节机构(7)包括侧倾角调节机构支架(7
‑
1)、铰链(7
‑
2)、连接杆(7
‑
3)、电推杆(7
‑
4)、电推伸缩杆(7
‑
5)、电推杆驱动电机(7
‑
10)；所述尾翼回转连接轴套(8)位于所述回转体(3)后端，下端通过铰接轴a(7
‑
9)、铰接轴固定螺栓(7
‑
11)与回转体(3)相连，可绕铰接轴a(7
‑
9)左右转动，所述尾翼回转...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨少楠，
申请(专利权)人：呼和浩特市博洋可再生能源有限责任公司，
类型：新型
国别省市：