CN108150359B - 风力发电机稳定装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了风力发电机稳定装置及控制方法,它包括齿圈,所述齿圈由三个主动齿轮驱动,齿圈的上、下两个面由滚柱夹持;所述滚柱和主动齿轮安装在基座上;所述主动齿轮通过减速箱由电机驱动;所述电机上安装有控制器;所述减速箱、电机和控制器均安装在基座上,其中基座下表面与地面固定连接。此稳定装置能够对风力发电机进行有效的加固,使其能够抵抗大风,增强其抗风能力,防止风力发电机被吹翻,能避免风力发电机被吹翻所带来的经济损失。

Description

风力发电机稳定装置及控制方法
技术领域
本发明涉及风力发电机辅助设备领域,具体涉及风力发电机稳定装置及控制方法。
背景技术
一般的风力发电机在安装时会根据当地的气候进行设计和安装,一般是能抗大风的。但是有时大风会带来大面积持续性降雨时会将地基浸软,这样风力发电机就容易倒掉;另外有些地区的风力发电机质量不过关,风力发电机塔容易折断;还有些则是由于年久失修,抗风能力下降导致风力发电机被吹翻,因此本发明提到的风力发电机稳定设备具有很高的实用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供风力发电机稳定装置及控制方法,此稳定装置能够对风力发电机进行有效的加固,使其能够抵抗大风,增强其抗风能力,防止风力发电机被吹翻,能避免风力发电机被吹翻所带来的经济损失。
为了实现上述的技术特征,本发明的目的是这样实现的:风力发电机稳定装置,它包括齿圈,所述齿圈由三个主动齿轮驱动,齿圈的上、下两个面由滚柱夹持;
所述滚柱和主动齿轮安装在基座上;
所述主动齿轮通过减速箱由电机驱动;
所述电机上安装有控制器;
所述减速箱、电机和控制器均安装在基座上,其中基座下表面与地面固定连接。
所述齿圈内圈均匀分布有四个齿圈钢索连接环,所述齿圈钢索连接环连接钢索的一端,所述钢索的另一端连接在机舱钢索连接环和中心连接轴上。
所述控制器通过无线或有线通讯与风向感应器相连,并接受风向感应器发射的感应信号,所述风向感应器固定安装在机舱的顶部。
所述机舱通过旋转关节可转动的安装在机塔的顶部,所述机塔固定安装在地面上,所述旋转关节的控制器通过有线或无线通讯的方式与风向感应器相连,并能够控制旋转关节带动机舱绕机塔转动,使叶片迎风,所述叶片安装在机舱内部的中心连接轴上。
所述中心连接轴采用两种材料铸造而成,所述中心连接轴包括中心连接轴上半部和中心连接轴下半部两个部分,所述中心连接轴上半部使用碳纤维合金材料,中心连接轴下半部使用铅合金材料。
所述中心连接轴和用于安装叶片的叶片连接座通过安装在轴上的深沟球轴承和推力轴承连接,并通过螺钉将盖板连接在中心连接轴上对推力轴承进行限位。
所述电机采用步进电机。
任意一项所述风力发电机稳定装置的控制方法,通过风向感应器接受风力信号;当风向发生改变时,风向感应器将风向信号传递给三个控制器和旋转关节的控制器;通过旋转关节的转动带动机舱绕着机塔转动,使叶片迎风;通过控制器控制电机转动,由电机驱动主动齿轮,再由主动齿轮驱动齿圈旋转相同的角度。
本发明有如下有益效果:
1、此风力发电机稳定装置利用四条钢索斜拉住风力发电机机舱及叶片连接座,为风力发电机在起强风是提供支持力,防止其被吹翻。
2、为了提高风力发电机发电效率,叶片需时时迎风,在机舱和叶片连接座旋转时,四条钢索随着齿圈一起旋转相应角度,进而使得风能利用率达到最大化。
3、中心连接轴分为中心连接轴上半部和中心连接轴下半部两个部分,所述中心连接轴上半部使用碳纤维合金材料,中心连接轴下半部使用铅合金材料,这样中心连接轴的重心在轴心下端,当叶片连接座随叶片旋转时,由于中心连接轴和叶片连接座通过轴上的深沟球轴承和推力轴承连接,中心连接轴只承受很小摩擦力,在重力的作用下并不发生旋转,与中心连接轴连接的钢索自身也不会发生旋转。
4、通过采用风向感应器同时与控制器以及旋转关节的控制器相连,能够构成智能控制系统,在风向发生改变的情况下,能够自动的控制并调节叶片的方位,同时通过联动控制,能够控制底部齿圈的转动,进而保证了钢索能够同步转动相同角度,保证了稳定性。
5、在遇到强风天气的时候,四条钢索12可以提供拉力防止风力发电机被吹翻。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的机舱后方钢索连接结构示意图。
图3为本发明的齿圈传动结构示意图。
图4为本发明的齿圈驱动结构示意图。
图5为本发明的中心连接轴与叶片连接座连接处局部剖视图。
图6为本发明的中心连接轴示意图。
图中:齿圈1、基座2、减速箱3、电机4、控制器5、机舱钢索连接环6、叶片7、机舱8、叶片连接座9、中心连接轴10、齿圈钢索连接环11、钢索12、机塔13、风向感应器14、旋转关节15、滚柱16、主动齿轮17、深沟球轴承18、推力轴承19、盖板20、螺钉21、中心连接轴上半部22、中心连接轴下半部23。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1:
如图1-6所示,风力发电机稳定装置,它包括齿圈1,所述齿圈1由三个主动齿轮17驱动,齿圈1的上、下两个面由滚柱16夹持;所述滚柱16和主动齿轮17安装在基座2上;所述主动齿轮17通过减速箱3由电机4驱动;所述电机4上安装有控制器5;所述减速箱3、电机4和控制器5均安装在基座2上,其中基座2下表面与地面固定连接。通过采用上述的风力发电机稳定装置能够对发电装置进行有效的稳定,使其能够经受住大风的风力,进而保证了其稳定性。
进一步的,所述齿圈1内圈均匀分布有四个齿圈钢索连接环11,所述齿圈钢索连接环11连接钢索12的一端,所述钢索12的另一端连接在机舱钢索连接环6和中心连接轴10上。通过所述的钢索12能够对整个风力发电机进行张拉和牵引,使其能够稳定。
进一步的,所述控制器5通过无线或有线通讯与风向感应器14相连,并接受风向感应器14发射的感应信号,所述风向感应器14固定安装在机舱8的顶部。通过所述的控制器5能够控制电机4转动,进而使其能够带动齿圈1转动,进而带动位于齿圈1内部的钢索一起转动,最终保证塔机的稳定性。
进一步的,所述机舱8通过旋转关节15可转动的安装在机塔13的顶部,所述机塔13固定安装在地面上,所述旋转关节15的控制器通过有线或无线通讯的方式与风向感应器14相连,并能够控制旋转关节15带动机舱8绕机塔13转动,使叶片7迎风,所述叶片7安装在机舱8内部的中心连接轴10上。通过上述的控制结构保证了叶片7始终处于迎风面,进而保证了其发电效率。
进一步的,所述中心连接轴10采用两种材料铸造而成,所述中心连接轴10包括中心连接轴上半部22和中心连接轴下半部23两个部分,所述中心连接轴上半部22使用碳纤维合金材料,中心连接轴下半部23使用铅合金材料。所述中心连接轴10和用于安装叶片7的叶片连接座9通过安装在轴上的深沟球轴承18和推力轴承19连接,并通过螺钉21将盖板20连接在中心连接轴10上对推力轴承19进行限位。这样中心连接轴的重心在轴心下端,当叶片连接座随叶片旋转时,由于中心连接轴和叶片连接座通过轴上的深沟球轴承和推力轴承连接,中心连接轴只承受很小摩擦力,在重力的作用下并不发生旋转,与中心连接轴连接的钢索自身也不会发生旋转。
进一步的,所述电机4采用步进电机。通过采用步进电机能够配合控制器精确的控制电机的转动角度,进而达到精确控制齿圈转动方向和转动角度,最终达到稳定的牵引效果,保证了其机塔13的稳定性。
实施例2:
任意一项所述风力发电机稳定装置的控制方法,通过风向感应器14接受风力信号;当风向发生改变时,风向感应器14将风向信号传递给三个控制器5和旋转关节15的控制器;通过旋转关节15的转动带动机舱8绕着机塔13转动,使叶片7迎风;通过控制器5控制电机4转动,由电机4驱动主动齿轮17,再由主动齿轮17驱动齿圈1旋转相同的角度。
本发明的工作过程和原理为:
情况一:起风时,风向没有发生改变,风吹动叶片7旋转,风力发电机发电。由于中心连接轴10和叶片连接座9之间用深沟球轴承18和推力轴承19连接,摩擦力小且中心连接轴10重心在轴心之下,故中心连接轴10及其连接的钢索12不随叶片连接座9的转动而转动。
情况二:起风时,风向发生改变,风向感应器14接收风向信号,将信号传给活动关节15和控制器5,机舱8和齿圈1同时旋转相同角度以适应风向改变,使风向垂直叶片7后停止旋转,四条钢索12也运动到对应位置,此时风力发电机效率最高。
情况三:当遇到强风天气的时候,四条钢索12可以提供拉力防止风力发电机被吹翻。
上述实施例用来解释说明本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明做出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.风力发电机稳定装置的控制方法,所述风力发电机稳定装置包括齿圈(1),所述齿圈(1)由三个主动齿轮(17)驱动,齿圈(1)的上、下两个面由滚柱(16)夹持;
所述滚柱(16)和主动齿轮(17)安装在基座(2)上;
所述主动齿轮(17)通过减速箱(3)由电机(4)驱动;
所述电机(4)上安装有控制器(5);
所述减速箱(3)、电机(4)和控制器(5)均安装在基座(2)上,其中基座(2)下表面与地面固定连接;
所述齿圈(1)内圈均匀分布有四个齿圈钢索连接环(11),所述齿圈钢索连接环(11)连接钢索(12)的一端,所述钢索(12)的另一端连接在机舱钢索连接环(6)和中心连接轴(10)上;
所述中心连接轴(10)采用两种材料铸造而成,所述中心连接轴(10)包括中心连接轴上半部(22)和中心连接轴下半部(23)两个部分,所述中心连接轴上半部(22)使用碳纤维合金材料,中心连接轴下半部(23)使用铅合金材料;
所述中心连接轴(10)和用于安装叶片(7)的叶片连接座(9)通过安装在轴上的深沟球轴承(18)和推力轴承(19)连接,并通过螺钉(21)将盖板(20)连接在中心连接轴(10)上对推力轴承(19)进行限位;
所述控制器(5)通过无线或有线通讯与风向感应器(14)相连,并接受风向感应器(14)发射的感应信号,所述风向感应器(14)固定安装在机舱(8)的顶部;
所述机舱(8)通过旋转关节(15)可转动的安装在机塔(13)的顶部,所述机塔(13)固定安装在地面上,所述旋转关节(15)的控制器通过有线或无线通讯的方式与风向感应器(14)相连,并能够控制旋转关节(15)带动机舱(8)绕机塔(13)转动,使叶片(7)迎风,所述叶片(7)安装在机舱(8)内部的中心连接轴(10)上;
所述电机(4)采用步进电机;
其特征在于,所述控制方法:通过风向感应器(14)接受风力信号;当风向发生改变时,风向感应器(14)将风向信号传递给三个控制器(5)和旋转关节(15)的控制器;通过旋转关节(15)的转动带动机舱(8)绕着机塔(13)转动,使叶片(7)迎风;通过控制器(5)控制电机(4)转动,由电机(4)驱动主动齿轮(17),再由主动齿轮(17)驱动齿圈(1)旋转相同的角度。
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