CN108518317B - 风力发电机的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了风力发电机的控制系统，包括：固定仓；环境温度检测器；环境湿度检测器；加热装置；风机；送风通道，呈长条形，送风通道的纵向侧部开设有吹风口，吹风口的上部位于叶片的上方，吹风口的下部位于叶片的下方；反射率检测器，用于检测叶片的中部的反射率；控制器，在环境温度检测器检测到环境温度下降至等于或者低于参考温度值的水平的情况下，并且在环境湿度检测器检测到环境湿度上升至等于或者高于参考湿度值时，控制风机以及加热装置工作；在反射率检测器检测到的反射率偏离参考反射率值的情况下，控制风机和加热装置持续工作。本发明检测环境温度和湿度，判断可能出现叶片结冰的情况，通过送风通道对叶片送入热风，避免叶片结冰。
Description
技术领域
本发明涉及电气控制系统。更具体地说，本发明涉及一种风力发电机的控制系统。
背景技术
风力发电机一般有风轮、发电机、调向器、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。其工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。广义地说，风能也是太阳能，所以也可以说风力发电机，是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。因此，风力发电机没有燃料问题，也不会产生辐射和空气污染的问题，基于这种环保上的优势，风力发电机的应用也越来越广泛。
在户外环境中，天气情况变化频繁，且经常会出现雨雪等恶劣天气。在雨雪天气，一旦风力发电机上的叶片结冰，则会影响风力发电机的工作状况和工作效率，甚至引发故障，影响风力发电机的使用寿命。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种风力发电机的控制系统，其检测环境温度和湿度，以此判断可能出现叶片结冰的情况，并通过送风通道对叶片送入热风，进而避免叶片结冰。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了风力发电机的控制系统，包括：
固定仓，其设置于所述风力发电机的机舱后部，且所述固定仓的后侧设置有进风口，所述固定仓的前端部具有出风口；
环境温度检测器，其设置于所述固定仓，用于检测环境温度；
环境湿度检测器，其设置于所述固定仓，用于检测环境湿度；
加热装置，其设置于所述固定仓内；
风机，其设置于所述固定仓内，且位于所述加热装置的前侧，用于将外部空气经由所述进风口抽入至所述固定仓内，并由所述加热装置对外部空气进行加热；
送风通道，所述送风通道的一端连通至所述固定仓的出风口，所述送风通道呈长条形，沿着所述叶片的一侧纵向边缘设置，且从所述叶片的叶根位置延伸至所述叶片的叶尖位置，所述送风通道的纵向侧部开设有吹风口，所述吹风口朝向所述叶片的纵向边缘，并且所述吹风口的上部位于所述叶片的上方，所述吹风口的下部位于所述叶片的下方，从而使所述吹风口的上部吹出的风沿着所述叶片的上表面流动，所述吹风口的下部吹出的风沿着所述叶片的下表面流动；
反射率检测器，其设置于所述送风通道的内部，且位于吹风口的位置，所述反射率检测器的发光部件对应于所述吹风口，通过所述吹风口向所述叶片的中部发射检测光线，所述反射率检测器用于检测所述叶片的中部的反射率；
控制器，其连接至所述环境温度检测器、所述环境湿度检测器、所述反射率检测器、所述加热装置和所述风机，所述控制器内预设有一参考温度值和一参考湿度值，在所述环境温度检测器检测到环境温度下降至等于或者低于所述参考温度值的水平的情况下，并且在所述环境湿度检测器检测到环境湿度上升至等于或者高于所述参考湿度值时，所述控制器控制所述风机以及所述加热装置工作，从而通过所述送风通道向所述叶片送出经由所述加热装置加热的热风；所述控制器连接至所述反射率检测器，所述控制器内预设有一参考反射率值，所述参考反射率值为所述叶片的表面没有水和冰的情况下所述反射率检测器采集到的所述叶片的中部的反射率，在所述控制器控制所述风机和所述加热装置开始工作的同时，所述控制器控制所述反射率检测器开始工作，在所述反射率检测器检测到的反射率偏离所述参考反射率值的情况下，所述控制器控制所述风机和所述加热装置持续工作，直至所述反射率检测器检测到的反射率恢复至基本与所述参考反射率值一致，所述控制器控制所述风机和所述加热装置停止工作。
优选的是，所述风力发电机的控制系统中，所述送风通道的所述纵向侧部的上边缘和下边缘分别设置有上导风板和下导风板，所述上导风板位于所述叶片的上方，且所述上导风板按以下方式设置：所述上导风板的延伸面与所述叶片的另一侧纵向边缘相交；所述下导风板位于所述叶片的下方，所述下导风板按以下方式设置：所述下导风板的延伸面与所述叶片的另一侧纵向边缘相交。
优选的是，所述风力发电机的控制系统，还包括：加热带，其布置于所述送风通道内，从所述送风通道的一端延伸至所述送风通道的另一端；所述控制器连接至所述加热带，在所述环境温度检测器检测到环境温度下降至等于或者低于所述参考温度值的水平的情况下，所述控制器控制所述加热带工作。
优选的是，所述风力发电机的控制系统中，所述控制器还连接有无线通信模块，所述控制器通过无线通信模块连接至一监控终端，所述监控终端向所述控制器发送控制信号，所述控制器根据所述控制信号控制所述风机、所述加热装置以及所述加热带工作，从而通过所述送风通道向所述叶片送出经由所述加热装置加热的热风。
优选的是，所述风力发电机的控制系统中，所述吹风口为平行于所述叶片的纵向侧部延伸的扁平形状的吹风口。
优选的是，所述风力发电机的控制系统中，每个叶片上设置有一个所述送风通道和一个所述反射率检测器；在所述控制器控制所述风机和所述加热装置开始工作的同时，所述控制器控制所述反射率检测器开始工作，在任一个所述反射率检测器检测到的反射率偏离所述参考反射率值的情况下，所述控制器控制所述风机和所述加热装置持续工作，直至所有的所述反射率检测器检测到的反射率恢复至基本与所述参考反射率值一致，所述控制器控制所述风机和所述加热装置停止工作。
本发明至少包括以下有益效果：
(1)本发明采用环境温度检测器和环境湿度检测器分别对环境温度和环境湿度进行实时检测和监控，并将检测数据发送给控制器。控制器内预设有参考湿度值和参考温度值，当环境温度检测器检测到环境温度下降至等于或者低于参考温度值的水平的情况下，并且在环境湿度检测器检测到环境湿度上升至等于或者高于参考湿度值时，说明当前的天气状况出现雨雪天气，并且由于环境温度低，雨雪可能会造成叶片结冰。基于这种判断，控制器控制风机和加热装置进行工作，从而向送风通道送入热风，热风吹送到叶片的表面，将叶片表面的雨、雪吹干，从而避免结冰。
(2)本发明送风通道的结构设计成长条形，且沿着叶片的一侧纵向边缘布置，而且从叶片的叶根位置一直延伸到叶片的叶尖位置，送风通道的纵向侧部开设有吹风口，吹风口朝向叶片的纵向边缘，这样，在供应热风时，热风可以吹扫到整个叶片的上表面和下表面，不会遗漏任何位置。
(3)本发明在控制器内预先设定一个参考反射率值，这个参考反射率值是叶片表面没有水和冰的情况下所检测得到的。当风机和加热装置开始工作，利用实时检测的反射率对叶片表面的情况进行判断，如反射率一直偏离参考反射率值，则说明叶片的表面有水或者雪，则一直供应热风。本发明提高了对叶片除水、除雪的效果。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的的一个实施例的风力发电机的控制系统的结构示意图；
图2为本发明的一个实施例的送风通道的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1和图2所示，本发明提供风力发电机的控制系统，包括：固定仓1，其设置于所述风力发电机的机舱后部，且所述固定仓1的后侧设置有进风口，所述固定仓1的前端部具有出风口；环境温度检测器10，其设置于所述固定仓，用于检测环境温度；环境湿度检测器11，其设置于所述固定仓，用于检测环境湿度；加热装置2，其设置于所述固定仓内；风机3，其设置于所述固定仓内，且位于所述加热装置的前侧，用于将外部空气经由所述进风口抽入至所述固定仓内，并由所述加热装置对外部空气进行加热；送风通道5，所述送风通道的一端连通至所述固定仓的出风口，所述送风通道5呈长条形，沿着所述叶片4的一侧纵向边缘设置，且从所述叶片4的叶根位置延伸至所述叶片的叶尖位置，所述送风通道5的纵向侧部开设有吹风口7，所述吹风口7朝向所述叶片4的纵向边缘，并且所述吹风口7的上部位于所述叶片的上方，所述吹风口的下部位于所述叶片的下方，从而使所述吹风口的上部吹出的风沿着所述叶片的上表面流动，所述吹风口的下部吹出的风沿着所述叶片的下表面流动；反射率检测器，其设置于所述送风通道的内部，且位于吹风口的位置，所述反射率检测器的发光部件对应于所述吹风口，通过所述吹风口向所述叶片的中部发射检测光线，所述反射率检测器用于检测所述叶片的中部的反射率；控制器，其连接至所述环境温度检测器、所述环境湿度检测器、所述反射率检测器、所述加热装置和所述风机，所述控制器内预设有一参考温度值和一参考湿度值，在所述环境温度检测器检测到环境温度下降至等于或者低于所述参考温度值的水平的情况下，并且在所述环境湿度检测器检测到环境湿度上升至等于或者高于所述参考湿度值时，所述控制器控制所述风机以及所述加热装置工作，从而通过所述送风通道向所述叶片送出经由所述加热装置加热的热风；所述控制器连接至所述反射率检测器，所述控制器内预设有一参考反射率值，所述参考反射率值为所述叶片的表面没有水和冰的情况下所述反射率检测器采集到的所述叶片的中部的反射率，在所述控制器控制所述风机和所述加热装置开始工作的同时，所述控制器控制所述反射率检测器开始工作，在所述反射率检测器检测到的反射率偏离所述参考反射率值的情况下，所述控制器控制所述风机和所述加热装置持续工作，直至所述反射率检测器检测到的反射率恢复至基本与所述参考反射率值一致，所述控制器控制所述风机和所述加热装置停止工作。
本发明采用环境温度检测器和环境湿度检测器分别对环境温度和环境湿度进行实时检测和监控，并将检测数据发送给控制器。控制器内预设有参考湿度值和参考温度值，当环境温度检测器检测到环境温度下降至等于或者低于参考温度值的水平的情况下，并且在环境湿度检测器检测到环境湿度上升至等于或者高于参考湿度值时，说明当前的天气状况出现雨雪天气，并且由于环境温度低，雨雪可能会造成叶片结冰。基于这种判断，控制器控制风机和加热装置进行工作，从而向送风通道送入热风，热风吹送到叶片的表面，将叶片表面的雨、雪吹干，从而避免结冰。
送风通道的结构设计成长条形，且沿着叶片的一侧纵向边缘布置，而且从叶片的叶根位置一直延伸到叶片的叶尖位置，送风通道的纵向侧部开设有多个间隔排列的吹风口，吹风口朝向叶片的纵向边缘，这样，在供应热风时，热风可以吹扫到整个叶片的上表面和下表面，不会遗漏任何位置。同时，送风通道的吹风口的上部位于叶片的上方，吹风口的下部位于叶片的下方，可以使吹送出的热风分别沿着叶片的上表面和下表面流动，进而将雨、雪加热吹干，避免结冰。
同时，送风通道的线条和弧度与叶片保持一致，避免破坏叶片的整体造型，避免干扰风机发电机的工作效率。
反射率检测器设置在送风通道的内部，位于吹风口的位置，所述反射率检测器的发光部件对应于所述吹风口，通过所述吹风口向所述叶片的中部发射检测光线。即，将反射率检测器安装在送风通道的内部，避免反射率检测器影响叶片的整体造型，避免对叶片的正常工作造成干扰。
在控制器内预先设定一个参考反射率值，这个参考反射率值是叶片表面没有水和冰的情况下所检测得到的。当风机和加热装置开始工作，利用实时检测的反射率对叶片表面的情况进行判断，如反射率一直偏离参考反射率值，则说明叶片的表面有水或者雪，则一直供应热风。直至实时检测的反射率恢复至与参考反射率值一致，则说明叶片表面没有水或者冰了，则停止供应热风。在上述过程中，实时检测的反射率恢复至与参考反射率值一致，并不意味着二者一定完全一致，还应考虑到误差的影响。比如可以设定一个误差范围，在该误差范围内，均认为实时检测的反射率已经恢复至与参考反射率值一致。
优选地，所述风力发电机的控制系统中，所述送风通道5的所述纵向侧部的上边缘和下边缘分别设置有上导风板8和下导风板9，所述上导风板8位于所述叶片的上方，且所述上导风8板按以下方式设置：所述上导风板的延伸面与所述叶片的另一侧纵向边缘相交；所述下导风板9位于所述叶片的下方，所述下导风板9按以下方式设置：所述下导风板的延伸面与所述叶片的另一侧纵向边缘相交。
本发明提供了上导风板和下导风板，上导风板的延伸面可以与叶片的另一侧纵向边缘相交，下导风板的延伸面也可以与叶片的另一侧纵向边缘相交，从而限定热风流动的路径。热风仅能沿着上导风板与叶片的上表面以及下导风板与叶片的下表面所夹持形成的空间流动，进而促使叶片表面的雨、雪融化蒸发。
优选地，所述风力发电机的控制系统，还包括：加热带6，其布置于所述送风通道5内，从所述送风通道5的一端延伸至所述送风通道5的另一端；所述控制器连接至所述加热带6，在所述环境温度检测器检测到环境温度下降至等于或者低于所述参考温度值的水平的情况下，所述控制器控制所述加热带工作。
为避免热风在沿着送风通道流动的过程中，热量大量流失，还在送风通道内设置加热带，加热带可以热风进一步加热。
优选地，所述风力发电机的控制系统中，所述控制器还连接有无线通信模块，所述控制器通过无线通信模块连接至一监控终端，所述监控终端向所述控制器发送控制信号，所述控制器根据所述控制信号控制所述风机、所述加热装置以及所述加热带工作，从而通过所述送风通道向所述叶片送出经由所述加热装置加热的热风。
当环境温度检测器和环境湿度检测器的检测数据均在正常范围内，控制器自动判断的结果是不需要供应热风的情况下，工作人员可以通过监控终端向控制器下达控制指令，控制加热装置、风机和加热带工作。这可以提高控制系统的工作准确度，弥补自动判断的失误。
优选地，所述风力发电机的控制系统中，所述吹风口7为平行于所述叶片的纵向侧部的扁平形状的吹风口。
吹风口的形状设计成平行于叶片的纵向侧部的扁平状结构，促使热风沿着叶片的上表面和下表面流动，而减少向其他方向的流动，以改善对叶片表面的除水、除雪的效果。
优选地，所述风力发电机的控制系统中，每个叶片上设置有一个所述送风通道和一个所述反射率检测器；在所述控制器控制所述风机和所述加热装置开始工作的同时，所述控制器控制所述反射率检测器开始工作，在任一个所述反射率检测器检测到的反射率偏离所述参考反射率值的情况下，所述控制器控制所述风机和所述加热装置持续工作，直至所有的所述反射率检测器检测到的反射率恢复至基本与所述参考反射率值一致，所述控制器控制所述风机和所述加热装置停止工作。
每个叶片均设置一个送风通道和一个反射率检测器。并且在供应热风时，必须所有的反射率检测器所实时检测的反射率恢复至正常状态，才允许停止工艺热风。这可以避免出现几个叶片的除水、除雪速度不同，导致有的叶片的积水、积雪没有清除干净的情况。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (5)
1.风力发电机的控制系统，其特征在于，包括：
固定仓，其设置于所述风力发电机的机舱后部，且所述固定仓的后侧设置有进风口，所述固定仓的前端部具有出风口；
环境温度检测器，其设置于所述固定仓，用于检测环境温度；
环境湿度检测器，其设置于所述固定仓，用于检测环境湿度；
加热装置，其设置于所述固定仓内；
风机，其设置于所述固定仓内，且位于所述加热装置的前侧，用于将外部空气经由所述进风口抽入至所述固定仓内，并由所述加热装置对外部空气进行加热；
送风通道，所述送风通道的一端连通至所述固定仓的出风口，所述送风通道呈长条形，沿着叶片的一侧纵向边缘设置，且从所述叶片的叶根位置延伸至所述叶片的叶尖位置，所述送风通道的纵向侧部开设有吹风口，所述吹风口朝向所述叶片的纵向边缘，并且所述吹风口的上部位于所述叶片的上方，所述吹风口的下部位于所述叶片的下方，从而使所述吹风口的上部吹出的风沿着所述叶片的上表面流动，所述吹风口的下部吹出的风沿着所述叶片的下表面流动；
反射率检测器，其设置于所述送风通道的内部，且位于吹风口的位置，所述反射率检测器的发光部件对应于所述吹风口，通过所述吹风口向所述叶片的中部发射检测光线，所述反射率检测器用于检测所述叶片的中部的反射率；
控制器，其连接至所述环境温度检测器、所述环境湿度检测器、所述反射率检测器、所述加热装置和所述风机，所述控制器内预设有一参考温度值和一参考湿度值，在所述环境温度检测器检测到环境温度下降至等于或者低于所述参考温度值的水平的情况下，并且在所述环境湿度检测器检测到环境湿度上升至等于或者高于所述参考湿度值时，所述控制器控制所述风机以及所述加热装置工作，从而通过所述送风通道向所述叶片送出经由所述加热装置加热的热风；所述控制器连接至所述反射率检测器，所述控制器内预设有一参考反射率值，所述参考反射率值为所述叶片的表面没有水和冰的情况下所述反射率检测器采集到的所述叶片的中部的反射率，在所述控制器控制所述风机和所述加热装置开始工作的同时，所述控制器控制所述反射率检测器开始工作，在所述反射率检测器检测到的反射率偏离所述参考反射率值的情况下，所述控制器控制所述风机和所述加热装置持续工作，直至所述反射率检测器检测到的反射率恢复至基本与所述参考反射率值一致，所述控制器控制所述风机和所述加热装置停止工作；
所述吹风口为平行于所述叶片的纵向侧部延伸的扁平形状的吹风口。
2.如权利要求1所述风力发电机的控制系统，其特征在于，所述送风通道的所述纵向侧部的上边缘和下边缘分别设置有上导风板和下导风板，所述上导风板位于所述叶片的上方，且所述上导风板按以下方式设置：所述上导风板的延伸面与所述叶片的另一侧纵向边缘相交；所述下导风板位于所述叶片的下方，所述下导风板按以下方式设置：所述下导风板的延伸面与所述叶片的另一侧纵向边缘相交。
3.如权利要求2所述风力发电机的控制系统，其特征在于，还包括：加热带，其布置于所述送风通道内，从所述送风通道的一端延伸至所述送风通道的另一端；所述控制器连接至所述加热带，在所述环境温度检测器检测到环境温度下降至等于或者低于所述参考温度值的水平的情况下，所述控制器控制所述加热带工作。
4.如权利要求3所述风力发电机的控制系统，其特征在于，所述控制器还连接有无线通信模块，所述控制器通过无线通信模块连接至一监控终端，所述监控终端向所述控制器发送控制信号，所述控制器根据所述控制信号控制所述风机、所述加热装置以及所述加热带工作，从而通过所述送风通道向所述叶片送出经由所述加热装置加热的热风。
5.如权利要求1所述风力发电机的控制系统，其特征在于，每个叶片上设置有一个所述送风通道和一个所述反射率检测器；在所述控制器控制所述风机和所述加热装置开始工作的同时，所述控制器控制所述反射率检测器开始工作，在任一个所述反射率检测器检测到的反射率偏离所述参考反射率值的情况下，所述控制器控制所述风机和所述加热装置持续工作，直至所有的所述反射率检测器检测到的反射率恢复至基本与所述参考反射率值一致，所述控制器控制所述风机和所述加热装置停止工作。
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