CN113163565B - 用于风力机的等离子体发生器、控制方法及风力机 - Google Patents

Abstract

本申请提供的用于风力机的等离子体发生器、控制方法及风力机。风力机包括叶片主体。等离子体发生器包括第一电极、第二电极以及第三电极。第二电极设置于叶片主体的内部。第一电极和第三电极设置于叶片主体的外部表面。第一电极和第三电极之间形成有等离子体产生区域。控制方法包括于第一电极和第二电极之间，及第三电极和第二电极之间施加不同电压，使第一电极和第三电极之间形成等离子体产生区域。风力机包括叶片和等离子体发生器。如此，通过新增第三电极，可以扩大等离子体产生区域，使叶片主体的表面产生更大的流体加速区域和速度增加量，实现大尺度流动分离的抑制。

Description

用于风力机的等离子体发生器、控制方法及风力机

技术领域

本申请涉及风力机领域，尤其涉及一种用于风力机的等离子体发生器、控制方法及风力机。

背景技术

风力机的叶片运行在复杂多变的风环境中，尤其是在高湍流、阵风、低空气密度等环境下，均会导致叶片表面流动状态发生变化，从而影响叶片的出力和气动载荷。相关技术中，使用的是双电极等离子体发生器，但是这类等离子体发生器输出能量有限，不能够有效抑制叶片表面大规模的流动分离。

发明内容

本申请提供一种旨在有效抑制叶片表面大规模流动分离的等离子体发生器、控制方法及风力机。

本申请提供一种用于风力机的等离子体发生器，其中所述风力机包括叶片主体，所述等离子体发生器包括：第一电极、第二电极以及第三电极；

所述第二电极设置于所述叶片主体的内部，所述第一电极和所述第三电极设置于所述叶片主体的外部表面，所述第一电极和所述第三电极之间用于形成等离子体产生区域。

可选的，所述第三电极可翻转地设置于所述叶片主体；

所述等离子体发生器包括第一状态和第二状态，在所述第一状态时，所述第三电极位于第一位置；

在所述第二状态时，所述第三电极转动至第二位置，所述第一电极和所述第三电极之间形成等离子体产生区域；其中，所述第二位置相较于所述第一位置更靠近所述第一电极。

可选的，所述等离子体发生器包括用于翻转所述第三电极的翻转装置，固定于所述第三电极的底端和所述叶片主体之间，所述第三电极活动设置于所述翻转装置。

可选的，所述翻转装置包括铰链组件和辅助翻转装置，所述铰链组件固定于所述第三电极的底端和所述叶片主体之间，所述辅助翻转装置连接于所述铰链组件，用于辅助所述铰链组件对所述第三电极翻转。

可选的，所述等离子体发生器包括角度传感器，所述角度传感器与所述辅助翻转装置电连接，用于检测所述第三电极的翻转角度，并产生控制信号发送至所述辅助翻转装置。

可选的，所述等离子体发生器包括与所述辅助翻转装置电连接的控制器，用于控制所述辅助翻转装置将所述第三电极在所述第一位置和所述第二位置之间翻转，并调节所述第一电极和所述第二电极之间以及所述第三电极和所述第二电极之间的电压。

可选的，在所述叶片的载荷量大于或等于临界载荷量时或在叶片主体的表面产生流动分离时，所述控制器控制所述辅助翻转装置将所述第三电极翻转至所述第二位置；在所述叶片主体的载荷量小于临界载荷量时，所述控制器控制所述辅助翻转装置将所述第三电极翻转至所述第一位置；

其中，在所述叶片主体的载荷量大于或等于临界载荷量时，所述控制器在所述第一电极和所述第二电极之间施加负向高压直流激励电压，且在所述第三电极和所述第二电极之间施加高频高压交流激励电压；

在所述叶片主体的表面产生流动分离时，所述控制器在所述第一电极和所述第二电极之间施加高频高压交流激励电压，且在所述第三电极和所述第二电极之间施加负向高压直流激励电压；

在所述叶片主体的载荷量小于临界载荷量时，所述控制器控制所述第一电极和所述第二电极之间的电压关断，且控制所述第三电极和所述第二电极之间的电压关断。

可选的，所述等离子体发生器包括交流电源和直流电源，所述交流电源电连接所述第一电极和地之间，用于向所述第一电极和所述第二电极之间施加高频高压交流激励电压或向所述第三电极和所述第二电极之间施加高频高压交流激励电压；

所述直流电源电连接于所述第三电极和地之间，用于向所述第三电极和所述第二电极之间施加负向高压直流激励电压或向所述第一电极和所述第二电极之间施加负向高压直流激励电压。

可选的，所述第一电极与所述第二电极在所述叶片主体的宽度方向上的投影无重合正对区域；和\或

所述第三电极与所述第二电极在所述叶片主体的宽度方向上的投影无重合正对区域。

可选的，所述第一电极靠近所述第三电极的侧边呈锯齿状，所述第三电极转动至所述第二位置时靠近所述第一电极的侧边呈锯齿状。

本申请还提供一种等离子体发生器的控制方法，其中，所述等离子体发生器包括：第一电极、第二电极以及第三电极；

所述第二电极设置于风力机的叶片主体的内部，所述第一电极和所述第三电极设置于所述叶片主体的外部表面，所述第一电极和所述第三电极之间用于形成等离子体产生区域，所述控制方法包括：

根据叶片主体的载荷量或叶片主体表面的流动状态，控制所述第三电极在第一位置和第二位置之间切换，并于所述第一电极和所述第二电极之间，及所述第三电极和所述第二电极之间施加不同电压，以使所述等离子体发生器在第一状态和第二状态之间切换。

可选的，在所述叶片主体的载荷量大于或等于临界载荷量时或在所述叶片主体的表面产生流动分离时，控制所述第三电极翻转至所述第二位置；在所述叶片主体的载荷量小于临界载荷量时，控制所述第三电极翻转至所述第一位置；

其中，在所述叶片主体的载荷量大于或等于临界载荷量时，在所述第一电极和所述第二电极之间施加负向高压直流激励电压，且在所述第三电极和所述第二电极之间施加高频高压交流激励电压；

在所述叶片主体的表面产生流动分离时，在所述第一电极和所述第二电极之间施加高频高压交流激励电压，且在所述第三电极和所述第二电极之间施加负向高压直流激励电压；

在所述叶片主体的载荷量小于临界载荷量时，控制所述第一电极和所述第二电极之间的电压关断，且控制所述第三电极和所述第二电极之间的电压关断。

本申请还提供一种风力机，其中包括叶片主体和至少一个等离子体发生器，所述等离子体发生器设于所述叶片主体，所述等离子体发生器包括第一电极、第二电极及第三电极，所述第一电极和所述第三电极设于所述叶片主体的外部，所述第二电极设于所述叶片主体的内部。

本申请提供的用于风力机的等离子体发生器、控制方法及风力机。风力机包括叶片主体。等离子体发生器包括第一电极、第二电极以及第三电极。第二电极设置于叶片主体的内部。第一电极和第三电极设置于叶片主体的外部表面。第一电极和第三电极之间用于形成等离子体产生区域。如此，通过新增第三电极，可以扩大等离子体产生区域，使叶片主体的表面产生更大的流体加速区域和速度增加量，实现大尺度流动分离的抑制。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1所示为本申请的等离子体发生器的结构示意图；

图2所示为本申请的等离子体发生器设于叶片主体的结构示意图；

图3所示为本申请的等离子体发生器的第三电极可翻转地设置于叶片主体的结构示意图；

图4所示为本申请的等离子体发生器的第三电极位于第一位置的结构示意图；

图5所示为本申请的等离子体发生器的第三电极位于第二位置的结构示意图；

图6所示为本申请的等离子体发生器的翻转装置的结构示意图；

图7所示为本申请的等离子体发生器的控制器与辅助翻转装置连接的结构示意图；

图8所示为本申请的等离子体发生器的第一电极和第三电极的锯齿结构示意图；

图9所示为本申请的等离子体发生器的控制方法的步骤图；

图10所示为图9所示的控制方法的详细步骤图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本申请提供一种用于风力机的等离子体发生器、控制方法及风力机。下面结合附图，对本申请的等离子体发生器、控制方法及风力机进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

本申请提供一种用于风力机的等离子体发生器，其中风力机包括叶片主体。等离子体发生器包括第一电极、第二电极以及第三电极。第二电极设置于叶片主体的内部。第一电极和第三电极设置于叶片主体的外部表面。第一电极和第三电极之间用于形成等离子体产生区域。

本申请提供的等离子体发生器、控制方法及风力机。风力机包括叶片主体。等离子体发生器包括第一电极、第二电极以及第三电极。第二电极设置于叶片主体的内部。第一电极和第三电极设置于叶片主体的外部。第一电极和第三电极之间用于形成等离子体产生区域。如此，通过新增第三电极，可以扩大等离子体产生区域，使叶片表面产生更大的流体加速区域和速度增加量，实现大尺度流动分离的抑制。

图1所示为本申请提供的等离子体发生器1的结构示意图。图2所示为本申请提供的等离子体发生器1设于叶片主体3的结构示意图。参考图1、2，风力机2包括叶片主体3。等离子体发生器1包括第一电极4、第二电极5以及第三电极6。第二电极5设置于叶片主体3的内部。第一电极4和第三电极6设置于叶片主体3的外部表面。第一电极4和第三电极6之间形成有等离子体产生区域7。风力机2的叶片主体3运行在高湍流、阵风、低空气密度等环境中，均会导致叶片主体3表面的流动状态发生变化的问题，从而影响叶片主体3的出力和气动载荷。因此，实现叶片主体3表面流动状态的监测和控制，成为保证叶片主体3的出力或调节气动载荷的关键。此实施例中，等离子体发生器1可以设置在叶片主体3的根部、中部及尖部，可均匀地监测到叶片主体3表面的流动状态。通过新增第三电极6，可以在第一电极4和第三电极6之间产生等离子体产生区域7。如此，相较于相关技术中的等离子体产生区域7有所增加，使叶片主体3表面产生更大的流体加速区域和速度增加量，实现大尺度流动分离的抑制。在一些实施例中，第一电极4和第三电极6设置于叶片主体3的表面，暴露于空气中。第二电极可以植入叶片主体3的内部。在一些实施例中，第一电极4和第三电极6也可以设置呈与所述叶片主体3的表面平齐。在一些实施例中，第一电极4、第二电极5及第三电极6的材料为铜、铝、铜铝合金或其它金属等材料，导电性能好。在一些实施例中，叶片主体3的材料为玻璃钢、陶瓷、有机玻璃等材料，绝缘效果好。

图3所示为本申请提供的等离子体发生器1的第三电极6可翻转地设置于叶片主体3的结构示意图。图4所示为本申请提供的等离子体发生器1的第三电极6位于第一位置的结构示意图。图5所示为本申请提供的等离子体发生器1的第三电极6位于第二位置的结构示意图。参考图3-图5，第三电极6可翻转地设置于叶片主体3。等离子体发生器1包括第一状态和第二状态。在第一状态时，第三电极6位于第一位置，如图3所示在右边位置。在第二状态时，第三电极6转动至第二位置，如图3所示在左边位置。第一电极4和第三电极6之间形成等离子体产生区域7。其中，第二位置相较于第一位置更靠近第一电极4。此实施例中，第三电极6设置于叶片主体3上，可以进行左右翻转。当叶片主体3的表面流动附着流时(如图3中左边处箭头指向右边)，第三电极6向右翻转(如图3中中间处双箭头指向右边)；当叶片主体3的表面具有回流时(如图3中右边处箭头指向左边)，第三电极6向左翻转(如图3中中间处双箭头指向左边)。如此，实现叶片主体3表面流动状态的监测，解决叶片主体3表面流动状态监测困难的问题。如图4所示，叶片主体3表面流动附着流，此时等离子体发生在第一状态，该第一状态为关闭状态。如图5所示，第三电极6位于第二位置。一种情况是，叶片主体3的载荷量较大，需借助外力将第三电极6从第一位置快速翻转至第二位置。等离子体发生器1处于工作状态，并在第一电极4和第三电极6之间产生等离子体区域7。如此，使等离子体发生器1周围产生与附着流方向相反的诱导速度，使边界层内流体沿附着流方向减速，主动失速，从而降低叶片主体3的气动载荷；另一种情况是，叶片主体3表面出现回流，通常回流不足以将第三电极6翻转至第二位置。也就是说第三电极6处于第一位置和第二位置之间。此时，需要通过借助外力使第三电极6被翻转至第二位置，从而可以让等离子体发生器1处于工作状态，进而等离子体发生器1在第一电极4和第三电极6之间产生等离子体区域7。如此，使更多边界层内流体与边界层外流体进行动量交换，产生更大的与附着流方向相同的诱导速度，使边界层内流体沿附着流方向加速，抑制流动分离。

图6所示为本申请提供的等离子体发生器1的翻转装置8的结构示意图。如图6所示，等离子体发生器1包括用于翻转第三电极6的翻转装置8，固定于第三电极6的底端和叶片主体3之间，第三电极6活动设置于翻转装置8。此实施例中，在第三电极6和叶片主体3之间设置有翻转装置8，以使第三电极6在第一位置和第二位置之间翻转，进一步使等离子体发生器1在第一状态和第二状态之间切换。

在一些实施例中，翻转装置8包括铰链组件80和辅助翻转装置81，铰链组件80固定于第三电极6的底端和叶片主体3之间，辅助翻转装置81连接于铰链组件80，用于辅助铰链组件80对第三电极6翻转。此实施例中，在叶片主体3的表面出现回流时，且该回流无法使铰链组件80带动第三电极6快速翻转至第二位置，则需要辅助翻转装置81辅助铰链组件80快速翻转第三电极6至第二位置。在一些实施例中，铰链组件80包括铰链片82和铰链轴83。铰链轴83连接于铰链片82的中部。在一些实施例中，辅助翻转装置81连接于铰链轴83的一端。

在一些实施例中，等离子体发生器1包括角度传感器9，角度传感器9与辅助翻转装置81电连接，用于检测第三电极6的翻转角度，并产生控制信号发送至辅助翻转装置81。此实施例中，角度传感器9电连接辅助翻转装置81。在叶片主体3的表面发生流动分离现象，出现回流，此时第三电极6在回流作用下由第一位置朝第二位置的方向翻转。当第三电极6翻转到设定角度后但未达到第二位置，角度传感器9向辅助翻转装置81发出控制信号，接着辅助翻转装置81根据控制信号进行动作将第三电极6快速翻转至第二位置并锁止。

图7所示为本申请提供的等离子体发生器1的控制器10与辅助翻转装置81连接的结构示意图。如图7所示，在一些实施例中，等离子体发生器1包括与辅助翻转装置81电连接的控制器10，用于控制辅助翻转装置81将第三电极6在第一位置和第二位置之间翻转，并调节第一电极4和第二电极5之间以及第三电极6和第二电极5之间的电压。此实施例中，辅助翻转装置81由控制器10控制。控制器10可以根据风力机2中的叶片载荷传感器(图中未显示)监测到的叶片主体3的载荷量来执行相应的控制策略，向辅助翻转装置81发送执行信号，从而辅助翻转装置81将第三电极6在第一位置和第二位置之间翻转。第一电极4和第二电极5之间以及第三电极6和第二电极5之间的电压，可以通过风力机2内设置的变压器(图中未显示)和变频器(图中未显示)来调节。变压器(图中未显示)和变频器(图中未显示)由控制器10向其发送变压信号或变频信号，以及变压变频目标值，从而实现对第一电极4和第二电极5之间以及第三电极6和第二电极5之间的电压和频率的调节。

在一些实施例中，在叶片主体3的载荷量大于或等于临界载荷量时或在叶片主体3地表面产生流动分离时，控制器10控制辅助翻转装置81将第三电极6翻转至第二位置。在叶片主体3的载荷量小于临界载荷量时，控制器10控制辅助翻转装置81将第三电极6翻转至第一位置。其中，在叶片主体3的载荷量大于或等于临界载荷量时，控制器10在第一电极4和第二电极5之间施加负向高压直流激励电压，且在第三电极6和第二电极5之间施加高频高压交流激励电压。在叶片主体3的表面产生流动分离时，控制器10在第一电极4和第二电极5之间施加高频高压交流激励电压，且在第三电极6和第二电极5之间施加负向高压直流激励电压。在叶片主体3的载荷量小于临界载荷量时，控制器10控制第一电极4和第二电极5之间的电压关断，且控制第三电极6和第二电极5之间的电压关断，第三电极6翻转至第一位置。此实施例中，当叶片载荷传感器(图中未显示)监测到叶片主体3的载荷量超过或接近临界载荷时，控制器10控制辅助翻转装置81将第三电极6从第一位置快速翻转至第二位置并锁止，且在第一电极4和第二电极5之间施加负向高压直流激励电压，及在第三电极6和第二电极5之间施加高频高压交流激励电压。如此，在等离子体发生器1周围产生与附着流方向相反的诱导速度，使边界层内流体沿附着流方向减速，主动失速，从而降低叶片主体3的气动载荷。或者在叶片主体3的表面产生流动分离时，通常叶片主体3的表面产生的回流速度不足以将第三电极6翻转至第二位置，第三电极6处于第一位置和第二位置之间。此时，需要通过辅助翻转装置81将第三电极6翻转至第二位置，从而可以让等离子体发生器1处于工作状态。进而在第一电极4和第二电极5之间施加高频高压交流激励电压以及在第三电极6和第二电极5之间施加负向高压直流激励电压。如此，使第一电极4和第三电极6之间产生更宽更厚的等离子体产生区域7，且通过等离子体产生区域7内的等离子体与中性气体分子的碰撞，促进边界层外流体与边界层内流体的动量交换，促使边界层内流体加速，从而抑制流动分离，提升风力机2的发电量。当叶片载荷传感器(图中未显示)监测到叶片主体3的载荷量小于临界载荷时，控制器10切断第一电极4和第二电极5之间的电压及切断第二电极5和第三电极6之间的电压。此时第三电极6翻转至第一位置。

另外，当叶片载荷传感器(图中未显示)监测到叶片主体3的载荷量小于临界载荷时，也就是说叶片主体3的载荷量回复至安全状态时，在等离子体发生器1通电工作一段时间后，切断所有对等离子体发生器1供电的电源，并解除辅助翻转装置81对第三电极6的锁止。若第三电极6向第一位置方向翻转并达到设定角度，则说明第三电极6处的流动恢复至附着流状态。此时，角度传感器9向辅助翻转装置81发送控制信号，使辅助翻转装置81根据控制信号将第三电极6快速翻转至第一位置。若第三电极6无向第一位置方向翻转的趋势，或者第三电极6向第一位置方向的翻转角度未达到设定角度，则说明第三电极6处的流动还未恢复至附着流状态。此时，角度传感器9向辅助翻转装置81发送控制信号，使辅助翻转装置81根据控制信号将第三电极6快速翻转至第二位置并锁止，如此重复判断第三电极6是否具有向第一位置方向翻转的趋势的过程，直到判断出第三电极6处的流动恢复至附着流状态，方可第三电极6恢复至第一位置。

在一些实施例中，等离子体发生器1包括交流电源11和直流电源12，交流电源11电连接第一电极4和地GND之间，用于向第一电极4和第二电极5之间施加高频高压交流激励电压或向第三电极6和第二电极5之间施加高频高压交流激励电压。直流电源12电连接于第三电极6和地GND之间，用于向第三电极6和第二电极5之间施加负向高压直流激励电压或向第一电极4和第二电极5之间施加负向高压直流激励电压。此实施例中，等离子体发生器1通过交流电源11和直流电源12对其供电。当叶片载荷传感器(图中未显示)监测到叶片主体3的载荷量超过或接近临界载荷时，控制器10控制直流电源12在第一电极4和第二电极5之间施加负向高压直流激励电压，及控制交流电源11在第三电极6和第二电极5之间施加高频高压交流激励电压。如此，在等离子体发生器1周围产生与附着流方向相反的诱导速度，使边界层内流体沿附着流方向减速，主动失速，从而降低叶片主体3的气动载荷。当叶片主体3的表面发生流动分离时，控制器10控制交流电源11在第一电极4和第二电极5之间施加高频高压交流激励电压，以及控制直流电源12在第三电极6和第二电极5之间施加负向高压直流激励电压。如此，使第一电极4和第三电极6之间产生更宽更厚的等离子体产生区域7，且通过等离子体产生区域7内的等离子体与中性气体分子的碰撞，促进边界层外流体与边界层内流体的动量交换，促使边界层内流体加速，从而抑制流动分离，提升风力机2的发电量。

再次参见图1所示，在一些实施例中，第一电极4与第二电极5在叶片主体3的宽度方向上的投影无重合正对区域。第三电极6与第二电极5在叶片主体3的宽度方向上的投影无重合正对区域。此实施例中，第一电极4和第三电极6，与第二电极5无重合正对区域，组成一组三电极等离子体发生器1。可以扩大等离子体产生区域7，使叶片主体3的表面产生更大的流体加速区域和速度增加量，实现大尺度流动分离的抑制。

图8所示为本申请提供的等离子体发生器1的第一电极4和第三电极6的锯齿结构示意图。如图8所示，在一些实施例中，第一电极4靠近第三电极6的侧边呈锯齿状，第三电极6转动至第二位置时靠近第一电极4的侧边呈锯齿状。此实施例中，第三电极6在第二位置时，等离子体发生器1处于工作状态。第一电极4与第三电极6正对的边缘为均匀分布的锯齿，可以提高电极放电的均匀性和等离子发生器1工作的效率。

本申请还提供一种等离子体发生器1的控制方法13。等离子体发生器1包括：第一电极4、第二电极5以及第三电极6。第二电极5设置于风力机2的叶片主体3的内部，第一电极4和第三电极6设置于叶片主体3的外部，第一电极4和第三电极6之间用于形成等离子体产生区域7。如此，通过新增第三电极6，可以扩大等离子体产生区域7，使叶片主体3的表面产生更大的流体加速区域和速度增加量，实现大尺度流动分离的抑制。

图9所示为本申请提供的等离子体发生器1的控制方法13的步骤图。如图9所示，控制方法13包括根据叶片主体3的载荷量或叶片主体3表面的流动状态，控制第三电极6在第一位置和第二位置之间切换，并于第一电极4和第二电极5之间，及第三电极6和第二电极5之间施加不同电压，以使等离子体发生器1在第一状态和第二状态之间切换。此实施例中，当叶片载荷传感器(图中未显示)监测到叶片主体3的载荷量超过或接近临界载荷时，通过控制器10控制直流电源12在第一电极4和第二电极5之间施加负向高压直流激励电压，及控制交流电源11在第三电极6和第二电极5之间施加高频高压交流激励电压，如此，在等离子体发生器1周围产生与附着流方向相反的诱导速度，使边界层内流体沿附着流方向减速，主动失速，从而降低叶片主体3的气动载荷。当叶片主体3的载荷量非常小时，控制器10控制第一电极4和第二电极5之间的电压关断，且控制第三电极6和第二电极5之间的电压关断。等离子体发生器1处于关闭状态。此时叶片主体3的表面流动附着流，且在附着流的作用下第三电极6位于第一位置。当叶片主体3的表面出现流动分离时，通过控制器10控制交流电源11在第一电极4和第二电极5之间施加高频高压交流激励电压，以及控制直流电源12在第三电极6和第二电极5之间施加负向高压直流激励电压。如此，使第一电极4和第三电极6之间产生更宽更厚的等离子体产生区域7，且通过等离子体产生区域7内的等离子体与中性气体分子的碰撞，促进边界层外流体与边界层内流体的动量交换，促使边界层内流体加速，从而抑制流动分离，提升风力机2的发电量。

图10所示为本申请提供的等离子体发生器1的控制方法13的详细步骤图。如图10所示，在叶片主体3的载荷量大于或等于临界载荷量时或在叶片主体3的表面产生流动分离时，控制第三电极6翻转至第二位置；在叶片主体3的载荷量小于临界载荷量时，控制第三电极6翻转至第一位置。其中，在叶片主体3的载荷量大于或等于临界载荷量时，在第一电极4和第二电极5之间施加负向高压直流激励电压，且在第三电极6和第二电极5之间施加高频高压交流激励电压。在叶片主体3的表面产生流动分离时，在第一电极4和第二电极5之间施加高频高压交流激励电压，且在第三电极6和第二电极5之间施加负向高压直流激励电压。在叶片主体3的载荷量小于临界载荷量时，控制第一电极4和第二电极5之间的电压关断，且控制第三电极6和第二电极5之间的电压关断。此实施例中，控制器10根据风力机2的叶片载荷传感器(图中未显示)监测到的叶片主体3的载荷量以及叶片主体3表面的气体状态，来控制第三电极6在第一位置和第二位置之间翻转。当叶片主体3的表面流动附着流时，第三电极6向第一位置方向翻转。当叶片主体3的载荷量较大时，第三电极6被翻转至第二位置。具体的，当叶片主体3的载荷量小于临界载荷量时，控制器10控制第一电极4和第二电极5之间的电压关断，且控制第三电极6和第二电极5之间的电压关断，使等离子体发生器1处于关闭状态。当叶片主体3的载荷量大于或等于临界载荷量时，等离子体发生器1处于工作状态。控制器10控制辅助翻转装置81将第三电极6从第一位置快速翻转至第二位置并锁止，且在第一电极4和第二电极5之间施加负向高压直流激励电压，及在第三电极6和第二电极5之间施加高频高压交流激励电压。使得等离子体发生器1在第一电极4和第三电极6之间产生更宽更厚的等离子体产生区域7，并在等离子体发生器1周围产生与附着流方向相反的诱导回流，使边界层内流体沿附着流方向减速，主动失速，从而降低叶片主体3的气动载荷。或者在叶片主体3的表面产生流动分离时，回流速度较小，不足以将第三电极6翻转至第二位置。也就是说第三电极6处于第一位置和第二位置之间。此时，第三电极6需要通过借助外力被翻转至第二位置，从而可以让等离子体发生器1处于工作状态，进而等离子体发生器1在第一电极4和第三电极6之间产生等离子体产生区域7。如此，使更多边界层内流体与边界层外流体进行动量交换，产生更大的与附着流方向相同的诱导速度，使边界层内流体沿附着流方向加速，抑制流动分离，从而提高风力机2的发电量。

本申请还提供一种风力机2，其中包括叶片主体3和至少一个等离子体发生器1，等离子体发生器1设于叶片主体3。需要说明的是，上述实施例和实施方式中关于等离子体发生器1的描述，同样适用于本申请实施例的风力机2。等离子体发生器1包括第一电极4、第二电极5及第三电极6，第一电极4和第三电极6设于朝向叶片主体3的外部，第二电极5设于朝向叶片主体3的内部。此实施例中，等离子体发生器1可以设于叶片主体3的根部、中部和尖部，可以更均匀的监测到叶片主体3表面的流动状态，可靠性好。第一电极4和第三电极6设置在叶片主体3的表面，暴露在空气中，以及第二电极5设于朝向叶片主体3的内部，以形成三电极等离子体发生器，实现叶片主体3表面流动控制方面的多功能应用。

本申请各实施例公开的技术方案在不产生冲突的情况下，可以互为补充。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (12)

1.一种用于风力机的等离子体发生器，其特征在于，所述风力机包括叶片主体，所述等离子体发生器包括：第一电极、第二电极以及第三电极；

所述第二电极设置于所述叶片主体的内部，所述第一电极和所述第三电极设置于所述叶片主体的外部表面，所述第一电极和所述第三电极之间用于形成等离子体产生区域；

所述第三电极可翻转地设置于所述叶片主体；所述等离子体发生器包括第一状态和第二状态，所述第一状态为关闭状态，所述第二状态为工作状态，在所述第一状态时，所述第三电极位于第一位置；

在所述第二状态时，所述第三电极转动至第二位置，所述第一电极和所述第三电极之间形成等离子体产生区域；其中，所述第二位置相较于所述第一位置更靠近所述第一电极，所述第一位置和所述第二位置均处于叶片主体表面，且所述第一位置和所述第二位置的占用所述叶片主体表面大小相同。

2.根据权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于，所述等离子体发生器包括用于翻转所述第三电极的翻转装置，固定于所述第三电极的底端和所述叶片主体之间，所述第三电极活动设置于所述翻转装置。

3.根据权利要求2所述的等离子体发生器，其特征在于，所述翻转装置包括铰链组件和辅助翻转装置，所述铰链组件固定于所述第三电极的底端和所述叶片主体之间，所述辅助翻转装置连接于所述铰链组件，用于辅助所述铰链组件对所述第三电极翻转。

4.根据权利要求3所述的等离子体发生器，其特征在于，所述等离子体发生器包括角度传感器，所述角度传感器与所述辅助翻转装置电连接，用于检测所述第三电极的翻转角度，并产生控制信号发送至所述辅助翻转装置。

5.根据权利要求3所述的等离子体发生器，其特征在于，所述等离子体发生器包括与所述辅助翻转装置电连接的控制器，用于控制所述辅助翻转装置将所述第三电极在所述第一位置和所述第二位置之间翻转，并调节所述第一电极和所述第二电极之间以及所述第三电极和所述第二电极之间的电压。

6.根据权利要求5所述的等离子体发生器，其特征在于，在所述叶片主体的载荷量大于或等于临界载荷量时或在所述叶片主体的表面产生流动分离时，所述控制器控制所述辅助翻转装置将所述第三电极翻转至所述第二位置；在所述叶片主体的载荷量小于临界载荷量时，所述控制器控制所述辅助翻转装置将所述第三电极翻转至所述第一位置；

其中，在所述叶片主体的载荷量大于或等于临界载荷量时，所述控制器在所述第一电极和所述第二电极之间施加负向高压直流激励电压，且在所述第三电极和所述第二电极之间施加高频高压交流激励电压；

在所述叶片主体的表面产生流动分离时，所述控制器在所述第一电极和所述第二电极之间施加高频高压交流激励电压，且在所述第三电极和所述第二电极之间施加负向高压直流激励电压；

在所述叶片主体的载荷量小于临界载荷量时，所述控制器控制所述第一电极和所述第二电极之间的电压关断，且控制所述第三电极和所述第二电极之间的电压关断。

7.根据权利要求6所述的等离子体发生器，其特征在于，所述等离子体发生器包括交流电源和直流电源，所述交流电源电连接所述第一电极和地之间，用于向所述第一电极和所述第二电极之间施加高频高压交流激励电压或向所述第三电极和所述第二电极之间施加高频高压交流激励电压；

所述直流电源电连接于所述第三电极和地之间，用于向所述第三电极和所述第二电极之间施加负向高压直流激励电压或向所述第一电极和所述第二电极之间施加负向高压直流激励电压。

8.根据权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极在所述叶片主体的宽度方向上的投影无重合正对区域；和\或

所述第三电极与所述第二电极在所述叶片主体的宽度方向上的投影无重合正对区域。

9.根据权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于，所述第一电极靠近所述第三电极的侧边呈锯齿状，所述第三电极转动至所述第二位置时靠近所述第一电极的侧边呈锯齿状。

10.一种等离子体发生器的控制方法，其特征在于，所述等离子体发生器包括：第一电极、第二电极以及第三电极；

所述第二电极设置于风力机的叶片主体的内部，所述第一电极和所述第三电极设置于所述叶片主体的外部表面，所述第一电极和所述第三电极之间用于形成等离子体产生区域，所述控制方法包括：

根据叶片主体的载荷量或叶片主体表面的流动状态，控制所述第三电极在第一位置和第二位置之间切换，并于所述第一电极和所述第二电极之间，及所述第三电极和所述第二电极之间施加不同电压，以使所述等离子体发生器在第一状态和第二状态之间切换。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，

在所述叶片主体的载荷量大于或等于临界载荷量时或在所述叶片主体的表面产生流动分离时，控制所述第三电极翻转至所述第二位置；在所述叶片主体的载荷量小于临界载荷量时，控制所述第三电极翻转至所述第一位置；

其中，在所述叶片主体的载荷量大于或等于临界载荷量时，在所述第一电极和所述第二电极之间施加负向高压直流激励电压，且在所述第三电极和所述第二电极之间施加高频高压交流激励电压；

在所述叶片主体的表面产生流动分离时，在所述第一电极和所述第二电极之间施加高频高压交流激励电压，且在所述第三电极和所述第二电极之间施加负向高压直流激励电压；

在所述叶片主体的载荷量小于临界载荷量时，控制所述第一电极和所述第二电极之间的电压关断，且控制所述第三电极和所述第二电极之间的电压关断。

12.一种风力机，其特征在于，包括叶片主体和至少一个等离子体发生器，所述等离子体发生器设于所述叶片主体，所述等离子体发生器包括第一电极、第二电极及第三电极，所述第一电极和所述第三电极设于所述叶片主体的外部表面，所述第二电极设于所述叶片主体的内部；

所述第三电极可翻转地设置于所述叶片主体；所述等离子体发生器包括第一状态和第二状态，在所述第一状态时，所述第三电极位于第一位置，所述第一状态为关闭状态，所述第二状态为工作状态；

在所述第二状态时，所述第三电极转动至第二位置，所述第一电极和所述第三电极之间形成等离子体产生区域；其中，所述第二位置相较于所述第一位置更靠近所述第一电极，所述第一位置和所述第二位置均处于叶片主体表面，且所述第一位置和所述第二位置的占用所述叶片主体表面大小相同。

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