CN104963811A - 自适应风速的多级风力发电机及其控制方法 - Google Patents

自适应风速的多级风力发电机及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自适应风速的多级风力发电机及其控制方法，该多级风力发电机包括：风力传感器，用于实时采集风场的风速信号，并将采集的数据发送至微处理器；微处理器，接收该风力传感器采集的风速数据，根据采集的风速数据确定叶片的长度以及和选择相应风速型号的发电机，并发出相应的指令至风电机组的执行机构及驱动模块；风电机组，该风电机组的执行机构与驱动模块根据该微处理器的指令，调整风电机组的叶片伸缩以及选择所属风速型号的发电机一起进行工作,本发明通过采用自适应风速的多级发电机能够依据风速实际大小来调整运用所属级别风力发电机的发电机来工作，提高风力发电机的供电可靠性和风能的最大利用。

Description

自适应风速的多级风力发电机及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种风力发电领域，特别是涉及一种自适应风速的多级风力发电机及其控制方法。
背景技术
目前，现有的风力发电机都是有固定的输出瓦数范围，其输出范围一般不可以调节。这就是说，现有的风力发电机有固定的叶片大小，发电机在固定的额定参数下工作，且发电机只有两级。风力发电机一旦安装，所有的参数将不可变，对于风速变化范围一旦扩大，风机将不能正常工作。
众所周知，风速具有季节性和天气性，由于现有风电发电机只能在额定风速条件下工作，当在风速小的季节里或者风速小的天气里，风力发电机将不能正常工作，这将大大影响风力发电机的正常供电。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种自适应风速的多级风力发电机及其控制方法，其通过采用自适应风速的多级发电机能够依据风速实际大小来调整运用所属级别风力发电机的发电机来工作，提高风力发电机的供电可靠性和风能的最大利用。
为达上述及其它目的，本发明提出一种自适应风速的多级风力发电机，包括：
风力传感器，用于实时采集风场的风速信号，并将采集的数据发送至微处理器；
微处理器，接收该风力传感器采集的风速数据，根据采集的风速数据确定叶片的长度以及和选择相应风速型号的发电机，并发出相应的指令至风电机组的执行机构及驱动模块；
风电机组，该风电机组的执行机构与驱动模块根据该微处理器的指令，调整风电机组的叶片伸缩以及选择所属风速型号的发电机一起进行工作。
进一步地，所数多级风力发电机还包括风场数据输入模块，所属微处理器根据所述风场数据输入模块输入的数据，运用风电场风能资源评估的方法，得出风场各个季度关于风速的数据，以及与安装风力发电机相关的各种参数，并根据获得的参数确定风力发电机的叶片可伸缩的范围和确定风力发电机的发电机的级数和各级的工作范围。
进一步地，所述风场数据输入模块用于输入风场不同季节的历史风速数据至微处理器。
进一步地，所述风电机组至少包括风机叶片、齿轮箱以及多级发电机，所述风机叶片为可伸缩叶片，其在所述齿轮箱的控制下自动伸缩，所述齿轮箱为多级齿轮箱，在所述微处理器的指令控制下，控制风机叶片的伸缩以及选择发电机的型号。
进一步地，所述多级发电机为两级以上发电机，其在同一机舱内，由所述齿轮箱进行控制。
为达到上述目的，本发明还提供一种自适应风速的多级风力发电机的控制方法，包括如下步骤：
步骤一，接收风速传感器实时采集的风速信号；
步骤二，根据采集的风速信号，调整风机叶片进行伸缩以及选择相应风速型号的发电机一起进行工作。
进一步地，在步骤一之前，还包括如下步骤：
运用风电场风能资源评估的方法，得出风场各个季度关于风速的数据，以及与安装风力发电机相关的各种参数；
根据所得到的参数，确定风机的叶片可伸缩的范围以及确定风力发电机的发电机的级数和各级的工作范围。
进一步地，于步骤二中，风电机组的齿轮箱在微处理器的指令控制下，控制风机叶片的伸缩以及选择发电机的型号。
进一步地，所述齿轮箱为多级齿轮箱。
进一步地，所述发电机为两级以上的多级发电机。
与现有技术相比，本发明一种自适应风速的多级风力发电机及其控制方法运用可伸缩的风机叶片，以及与其相对应的各种其他设备包括发电机，齿轮箱等，使风力发电机能在较大风速范围内进行工作，从而能够保证风力发电机风速低和风速高的情况下都能正常工作。
附图说明
图1为本发明一种自适应风速的多级风力发电机的系统结构图；
图2为本发明较佳实施例中风电机组的结构示意图；
图3为本发明一种自适应风速的多级风力发电机的控制方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种自适应风速的多级风力发电机的系统结构图。如图1所示，本发明一种自适应风速的多级风力发电机，包括：风力传感器10、微处理器20、风电机组30以及风场数据输入模块40。
其中，风力传感器10用于实时采集风场的风速信号，并将采集的数据发送至微处理器20；微处理器20接收风场数据输入模块50输入的数据，运用风电场风能资源评估的方法，得出风场各个季度关于风速的数据，以及与安装风力发电机相关的各种参数，并根据获得的参数确定风力发电机的叶片可伸缩的范围和确定风力发电机的发电机的级数和各级的工作范围，同时，微处理器20接收风力传感器10采集的风速数据，根据采集的风速数据确定叶片的长度以及和选择相应风速型号的发电机，并发出相应的指令至风电机组30的执行机构及驱动模块，风电机组30的执行机构与驱动模块根据微处理器20的指令，调整风电机组30的叶片伸缩以及选择所属风速型号的发电机一起进行工作；风场数据输入模块40，用于输入风场不同季节的历史风速数据至微处理器20。
图2为本发明较佳实施例中风电机组的结构示意图。在本发明较佳实施例中，风电机组30包括风机叶片、齿轮箱以及多级发电机，本发明中，风机叶片在齿轮箱的控制下能够自动伸缩；齿轮箱为多级齿轮箱，其接收微处理器20的指令，在微处理器20的指令控制下，控制风机叶片的伸缩以及选择发电机的型号；多级发电机为两级以上的发电机，其在同一机舱内，由齿轮箱进行控制。由于现有的风机叶片不能伸缩，根据风力机的输出功率P0＝CPPV，其中P0，CP，PV分别为风机输出功率、最大风能利用系数以及分集输入功率，本发明调整叶片的大小，目的是为了获得最佳的最大风能利用系数。
图3为本发明一种自适应风速的多级风力发电机的控制方法的步骤流程图。如图3所示，本发明一种自适应风速的多级风力发电机的控制方法，包括如下步骤：
步骤301，运用风电场风能资源评估的方法，得出风场各个季度关于风速的数据，以及与安装风力发电机相关的各种参数；
步骤302，根据所得到的参数，确定风机的叶片可伸缩的范围以及确定风力发电机的发电机的级数和各级的工作范围；
步骤303，接收风速传感器实时采集的风速信号；
步骤304，根据采集的风速信号，调整风机叶片进行伸缩以及选择相应风速型号的发电机一起进行工作。
综上所述，本发明一种自适应风速的多级风力发电机及其控制方法运用可伸缩的风机叶片，以及与其相对应的各种其他设备包括发电机，齿轮箱等，使风力发电机能在较大风速范围内进行工作，从而能够保证风力发电机风速低和风速高的情况下都能正常工作。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种自适应风速的多级风力发电机，包括：
风力传感器，用于实时采集风场的风速信号，并将采集的数据发送至微处理器；
微处理器，接收该风力传感器采集的风速数据，根据采集的风速数据确定叶片的长度以及和选择相应风速型号的发电机，并发出相应的指令至风电机组的执行机构及驱动模块；
风电机组，该风电机组的执行机构与驱动模块根据该微处理器的指令，调整风电机组的叶片伸缩以及选择所属风速型号的发电机一起进行工作。
2.如权利要求1所述的一种自适应风速的多级风力发电机，其特征在于：所数多级风力发电机还包括风场数据输入模块，所属微处理器根据所述风场数据输入模块输入的数据，运用风电场风能资源评估的方法，得出风场各个季度关于风速的数据，以及与安装风力发电机相关的各种参数，并根据获得的参数确定风力发电机的叶片可伸缩的范围和确定风力发电机的发电机的级数和各级的工作范围。
3.如权利要求2所述的一种自适应风速的多级风力发电机，其特征在于：所述风场数据输入模块用于输入风场不同季节的历史风速数据至微处理器。
4.如权利要求2所述的一种自适应风速的多级风力发电机，其特征在于：所述风电机组至少包括风机叶片、齿轮箱以及多级发电机，所述风机叶片为可伸缩叶片，其在所述齿轮箱的控制下自动伸缩，所述齿轮箱为多级齿轮箱，在所述微处理器的指令控制下，控制风机叶片的伸缩以及选择发电机的型号。
5.如权利要求4所述的一种自适应风速的多级风力发电机，其特征在于：所述多级发电机为两级以上发电机，其在同一机舱内，由所述齿轮箱进行控制。
6.一种自适应风速的多级风力发电机的控制方法，包括如下步骤：
步骤一，接收风速传感器实时采集的风速信号；
步骤二，根据采集的风速信号，调整风机叶片进行伸缩以及选择相应风速型号的发电机一起进行工作。
7.如权利要求6所述的一种自适应风速的多级风力发电机的控制方法，其特征在于：在步骤一之前，还包括如下步骤：
运用风电场风能资源评估的方法，得出风场各个季度关于风速的数据，以及与安装风力发电机相关的各种参数；
根据所得到的参数，确定风机的叶片可伸缩的范围以及确定风力发电机的发电机的级数和各级的工作范围。
8.如权利要求7所述的一种自适应风速的多级风力发电机的控制方法，其特征在于：于步骤二中，风电机组的齿轮箱在微处理器的指令控制下，控制风机叶片的伸缩以及选择发电机的型号。
9.如权利要求8所述的一种自适应风速的多级风力发电机的控制方法，其特征在于：所述齿轮箱为多级齿轮箱。
10.如权利要求8所述的一种自适应风速的多级风力发电机的控制方法，其特征在于：所述发电机为两级以上的多级发电机。
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