CN117989086A - 风力发电机组及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种风力发电机组及其控制方法，包括：塔架；机舱，设置于塔架；叶轮，叶尖段具有单向排气孔；功能器件；热管理系统，包括涡流管结构以及加压装置，涡流管结构具有相连通的进气口、第一出口和第二出口，流体能够由进气口进入涡流管结构内并分流形成由第一出口流出的第一气流以及由第二出口流出的第二气流，加压装置能够调节进入进气口之前流体的压力，以使得第一气流以及第二气流的温度具有差值，叶片以及功能器件中的一者与第一出口连通并与第一气流热交换，叶片以及功能器件中的另一者与第二出口连通并与第二气流热交换。本申请实施例提供的风力发电机组，其热管理系统能够满足自身器件的热管理，且成本低廉，利于装配以及维护。

Description

风力发电机组及其控制方法

技术领域

本申请涉及风电技术领域，特别是涉及一种风力发电机组及其控制方法。

背景技术

风力发电机组在运行时，通常需要热管理系统来对相应的器件进行冷却或者加热。例如，风力发电机组的控制柜以及叶片，控制柜在正常运转时，其器件会散发一定的热量。叶片在室外工作时，其叶片存在结冰的问题。通过热管理系统能够实现对控制柜的冷却以及预防或者去除叶片结冰问题。

已有的热管理系统通常包括多个换热器以及电加热器等，利用水冷以及电加热等方式分别对相应的器件例如控制柜、叶片等进行温度管理，避免温度过高导致器件损害或者温度过低导致结冰等现象的发生。该种热管理系统成本较高，且针对不同器件需要单独配置冷却或者加热设备，不利于装配以及维护。

发明内容

本申请实施例提供一种风力发电机组及其控制方法，风力发电机组的热管理系统能够满足自身器件的热管理，且成本低廉，利于装配以及维护。

一方面，根据本申请实施例提出了一种风力发电机组，包括：塔架；机舱，设置于塔架；叶轮，设置于机舱且包括轮毂及叶片，叶片包括叶片本体以及由叶片本体围合形成的内腔，叶片本体沿自身轴向具有相对设置的叶根段以及叶尖段，叶尖段具有与内腔连通的单向排气孔；功能器件，机舱以及塔架的至少一者设置有功能器件；热管理系统，设置于机舱，热管理系统包括涡流管结构以及加压装置，涡流管结构具有相连通的进气口、第一出口和第二出口，流体能够由进气口进入涡流管结构内并分流形成由第一出口流出的第一气流以及由第二出口流出的第二气流，加压装置与进气口连通并能够调节进入进气口之前流体的压力，以使得第一气流以及第二气流的温度具有差值，叶片以及功能器件中的一者与第一出口连通并与第一气流热交换，叶片以及功能器件中的另一者与第二出口连通并与第二气流热交换。

根据本申请实施例的一个方面，功能器件包括发电机、变流器以及电控柜中的至少一者。

根据本申请实施例的一个方面，热管理系统还包括管路组件，管路组件包括第一管组以及第二管组，第一管组的一端与第一出口以及第二出口中的一者连通，第一管组的另一端伸入内腔并向单向排气孔所在侧延伸设置，第二管组的一端与第一出口以及第二出口中的另一者连通，第二管组的另一端向功能器件所在侧延伸并相连接。

根据本申请实施例的一个方面，内腔中还设置有翅片，翅片设置于第一管组的出口，叶尖段具有沿轴向背离叶根段的尖端，沿轴向，单向排气孔位于尖端以及翅片之间。

根据本申请实施例的一个方面，热管理系统还包括换向阀组，连接于涡流管结构以及管路组件之间，换向阀组能够在第一状态以及第二状态之间切换；

在第一状态，第一管组与第一出口连通且第二管组与第二出口连通；

在第二状态，第一管组与第二出口连通且第二管组与第一出口连通。

根据本申请实施例的一个方面，风力发电机组还包括第三管组以及过滤器，塔架以及机舱的一者上设置有开口，过滤器设置于开口，加压结构的导入口与过滤器连接且导出口与第三管组连通，第三管组背离加压结构的一端与进气口连通。

根据本申请实施例的一个方面，风力发电机组还包括第一温度采集器、第二温度采集器以及控制器；

第一温度采集器被配置为获取叶片内部的第一温度值；

第二温度采集器被配置为获取功能器件内部的第二温度值；

控制器被配置为当第一温度值小于第一预设阈值和/或第二温度值大于第二预设阈值时，控制加压装置对进入进气口之前的气流进行加压处置，使得第一气流与第二气流的温度存在差值，并使得第一气流以及第二气流中温度高的一者进入叶片并加热叶片，第一气流以及第二气流中温度低的一者进入功能器件并冷却功能器件，直至第一温度值大于或者等于第一预设阈值且第二温度值小于或者等于第二预设阈值。

根据本申请实施例的一个方面，风力发电机组还包括振动采集器，振动采集器被配置为获取叶片的振动信息；

控制器还被配置为：当第一温度值大于或者等于第一预设阈值且第二温度值小于或者等于第二预设阈值时，根据振动信息控制热管理系统，以抑制叶片振动。

根据本申请实施例的一个方面，控制器被配置为：

当振动信息超出预设阈值范围时，控制加压装置对进入进气口前的气流常压处置，并控制第一气流以及第二气流的一者依次经由叶片的内腔、单向排气孔并流向叶片本体的外壁面；

若预定时间内振动减弱比例满足预设要求，则保持控制加压装置对进入进气口前的气流常压处置，直至振动信息位于预设阈值范围内。

根据本申请实施例的一个方面，控制器被配置为：

若预定时间内振动减弱比例未满足预设要求，则控制加压装置对进入进气口前的气流加压处置，使得第一气流以及第二气流的温度具有差值，并控制第一气流依次经由叶片的内腔、单向排气孔并流向叶片本体的外壁面；

若叶片的振动逐步减弱，则保持控制加压装置对进入进气口前的气流加压处置，直至振动信息位于预设阈值范围内；

若叶片的振动加强，则保持控制加压装置对进入进气口前的气流加压处置，并控制第二气流依次经由叶片的内腔、单向排气孔并流向叶片本体的外壁面，直至振动信息位于预设阈值范围内。

另一个方面，根据本申请实施例提供一种风力发电机组的控制方法，用于上述风力发电机组，控制方法包括：

获取叶片内部的第一温度值以及功能器件内部的第二温度值；

当第一温度值小于第一预设阈值和/或第二温度值大于第二预设阈值时，控制加压装置对进入进气口之前的气流进行加压处置，使得第一气流的以及第二气流的温度存在差值，并使得第一气流以及第二气流中温度高的一者进入叶片并加热叶片，第一气流以及第二气流中温度低的一者进入功能器件并冷却功能器件，直至第一温度值大于或者等于第一预设阈值且第二温度值小于或者等于第二预设阈值。

根据本申请实施例的另一个方面，控制方法还包括：

当第一温度值大于或者等于第一预设阈值且第二温度值小于或者等于第二预设阈值时，获取叶片的振动信息，并根据振动信息控制热管理系统，以抑制叶片振动。

根据本申请实施例的另一个方面，根据振动信息控制热管理系统的步骤，包括：

当振动信息超出预设阈值范围时，控制加压装置对进入进气口前的气流常压处置，并控制第一气流以及第二气流的一者依次经由叶片的内腔、单向排气孔并流向叶片本体的外壁面；

若预定时间内振动减弱比例满足预设要求，则保持控制加压装置对进入进气口前的气流常压处置，直至振动信息位于预设阈值范围内。

根据本申请实施例的另一个方面，根据振动信息控制热管理系统的步骤，还包括：

若预定时间内振动减弱比例未满足预设要求，则控制加压装置对进入进气口前的气流加压处置，使得第一气流以及第二气流的温度具有差值，并控制第一气流依次经由叶片的内腔、单向排气孔并流向叶片本体的外壁面；

若叶片的振动逐步减弱，则保持控制加压装置对进入进气口前的气流加压处置，并控制第一气流持续经由叶片的内腔、单向排气孔并流向叶片本体的外壁面，直至振动信息位于预设阈值范围内；

若叶片的振动加强，则保持控制加压装置对进入进气口前的气流加压处置，并控制第二气流依次经由叶片的内腔、单向排气孔并流向叶片本体的外壁面，直至振动信息位于预设阈值范围内。

根据本申请实施例提供的风力发电机组及其控制方法，风力发电机组包括塔架、机舱、叶轮、功能器件以及热管理系统，叶轮包括叶片本体以及内腔，其叶尖段设置有与内腔连通的单向排气孔，功能器件可以是控制柜、发电机等在工作时会产生热量的器件，热管理系统包括涡流管结构以及加压装置，涡流管结构具有相连通的进气口、第一出口和第二出口，流体能够由进气口进入涡流管结构内并分流形成由第一出口流出的第一气流以及由第二出口流出的第二气流，基于涡流管的结构原理，在加压装置的作用下，可以调节进入进气口之前流体的压力，使得第一气流以及第二气流的一者为热气流且另一者为冷气流，可以利用热气流与叶片进行热交换，用于叶尖段除冰，冷气流用于对功能器件的冷却，无需同时配备多个换热器以及电加热器，能够同时满足多器件的温度管理，且成本低廉，利于装配以及维护。

同时，与叶片进行热交换后的第一气流以及第二气流中的一者可以通过单向排气孔排出，即能够避免压力过大对叶片的安全产生影响，并且排出的气流可以改变叶片表面气动方向，抑制叶片的叶尖振动，提高其安全性。

附图说明

下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本申请一个实施例的风力发电机组的结构示意图；

图2是本申请一个实施例的涡流管结构的轴测图；

图3是本申请一个实施例的涡流管结构的局部剖视图；

图4是本申请一个实施例的涡流管结构内部气流流通示意图；

图5是本申请一个实施例的风力发电机组的整体控制逻辑图；

图6是本申请一个实施例的风力发电机组控制叶片除冰以及功能器件降温时的控制逻辑图；

图7是本申请一个实施例的控制方法的流程图。

1-塔架；

2-机舱；

3-叶轮；31-轮毂；32-叶片；321-叶片本体；3211-叶根段；3212-叶尖段；3212a-单向排气孔；3212b-翅片；322-内腔；

4-功能器件；

5-热管理系统；51-涡流管结构；511-进气口；512-第一出口；513-第二出口；51a-第一管段；51b-第二管段；52-加压装置；53-管路组件；531-第一管组；532-第二管组；

6-过滤器；7-第三管组；8-第一温度采集器；9-第二温度采集器；10-振动采集器。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本申请造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的风力发电机组及其控制方法的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1，本申请实施例提供一种风力发电机组，包括塔架1、机舱2、叶轮3、功能器件4以及热管理系统5，机舱2设置于塔架1，叶轮3设置于机舱2且包括轮毂31及叶片32，功能器件4可以包括发电机、变流器、控制柜中的一者，热管理系统5可以用于叶片32以及功能器件4内部的温度调节，风力发电机组在运行时，风能作用于叶片32并带动轮毂31转动，进而带动功能器件4如发电机的转子相对于定子转动，其他功能器件4例如控制柜等辅助控制，实现风能至电能的转换。叶片32可以包括叶片本体321以及由叶片本体321围合形成的内腔322，叶片本体321沿自身轴向具有相对设置的叶根段3211以及叶尖段3212，叶尖段3212具有与内腔322连通的单向排气孔3212a，机舱2以及塔架1的至少一者设置有功能器件4。

风力发电机组在运行时，通常需要热管理系统5来对相应的器件进行冷却或者加热。例如，例如风力发电机组的控制柜等功能器件4以及叶片32，控制柜在正常运转时，其器件会散发一定的热量。叶片32在室外工作时，其叶片32存在结冰的问题。通过热管理系统能够实现对控制柜等功能器件4的冷却以及预防或者去除叶片32结冰问题。

已有的热管理系统通常包括多个换热器以及电加热器等，利用水冷以及电加热等方式分别对相应的器件例如控制柜、叶片3等进行温度管理，避免温度过高导致器件损害或者温度过低导致结冰等现象的发生。该种热管理系统成本较高，且针对不同器件需要单独配置冷却或者加热设备，不利于装配以及维护。基于此，本申请实施例提供了一种新的风力发电机组。

请参阅图1至图4所示，本申请实施例提供了的风力发电机组，其热管理系统5可以设置于机舱2，热管理系统5包括涡流管结构51以及加压装置52，涡流管结构51具有相连通的进气口511、第一出口512和第二出口513，流体能够由进气口511进入涡流管结构51内并分流形成由第一出口512流出的第一气流以及由第二出口513流出的第二气流，加压装置52与进气口511连通并能够调节进入进气口511之前流体的压力，以使得第一气流以及第二气流的温度具有差值，叶片32以及功能器件4中的一者与第一出口512连通并与第一气流热交换，叶片32以及功能器件4中的另一者与第二出口513连通并与第二气流热交换。

涡流管结构51通常包括相交汇的第一通道51a和第二通道51b，第一通道51a与进气口511相连，第二通道51b连通第一出口512以及第二出口513。第一通道51a和第二通道51b的交汇处形成有进风腔，以将由第一通道51a输入的热交换气体形成第一气流以及第二气流。

加压装置52可以采用加压泵等能够改变气流压力的设备。

单向排气孔3212a由叶片32的内腔322向叶片32的外部单向导通，可以设置有单向阀或者设置有单向导通膜。

涡流管结构51的工作原理为：可以通过加压装置52对气流加压，使得被加压后的气流由进气口511进入的热交换气体在第一通道51a内不断膨胀加速，以音速沿切线方向进入进气腔，并沿着第二通道51b扩散形成高速旋转的涡流，涡流包括内圈涡流和外圈涡流，内圈涡流的角速度大且外圈涡流的角速度小，从而内圈涡流就会靠摩擦力带动外圈涡流旋转，使得内圈涡流的气体内能不断转换为旋转的动力，内能减少而使得内圈涡流的温度降低，相应的外圈涡流的气体内能增加而使得外圈涡流的温度升高。当流动至出口时，外圈涡流溢出而形成第一气流以及第二气流的一者，内圈涡流受阻挡而反向旋转，并形成第一气流以及第二气流的另一者，第一气流以及第二气流在加压装置52的压力调节下具有温差，从而通过涡流管结构51将进入进气口511的分流形成加热气流和冷却气流。

本申请实施例提供的风力发电机组，通过使得热管理系统5包括涡流管结构51以及加压装置52，使得流体能够由进气口511进入涡流管结构51内并分流形成由第一出口512流出的第一气流以及由第二出口513流出的第二气流，基于涡流管的结构原理，在加压装置52的作用下，可以调节进入进气口511之前所述流体的压力，使得第一气流以及第二气流的一者为热气流且另一者为冷气流，可以利用热气流与叶片32进行热交换，用于叶尖段3212除冰，进入内腔322的气流热交换后可以通过单向排气孔3212a排出叶片32，冷气流用于对功能器件4的冷却，无需同时配备多个换热器以及电加热器，能够同时满足多器件的温度管理，且成本低廉，利于装配以及维护。

同时，与叶片32进行热交换后的第一气流以及第二气流中的一者可以通过单向排气孔3212a排出，即能够避免压力过大对叶片32的安全产生影响，并且排出的气流可以改变叶片32表面气动方向，抑制叶片32的叶尖振动，提高其安全性。

在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的风力发电机组，功能器件4包括发电机、变流器以及电控柜中的至少一者。

功能器件4可以仅包括发电机、变流器以及电控柜中的一者，当然也可以包括两者以上。具体可以根据热管理系统5的热交换能力设定。

本申请实施例提供的风力发电机组，通过使得功能器件4包括发电机、变流器以及电控柜中的至少一者，能够利用热管理系统5对发电机、变流器以及电控柜中的至少一者进行热交换，例如对其进行冷却，能够保证功能器件4的安全运行。

在一些可选实施例中，为例便于功能器件4换热后的气流排出，可以在机舱2上设置相应的出气孔。

在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的风力发电机组，热管理系统5还包括管路组件53，管路组件53包括第一管组531以及第二管组532，第一管组531的一端与第一出口512以及第二出口513中的一者连通，第一管组531的另一端伸入内腔322并向单向排气孔3212a所在侧延伸设置，第二管组532的一端与第一出口512以及第二出口513中的另一者连通，第二管组532的另一端向功能器件4所在侧延伸并相连接。

本申请实施例提供的风力发电机组，通过使得热管理系统5还包括管路组件53，并使得管路组件53包括第一管组531以及第二管组532，能够通过第一管组531将第一气流以及第二气流中的一者引导至叶片32，并能够通过第二管组532将第一气流以及第二气流中的另一者引导至功能器件4，能够有效的保证热交换，实现对叶片32以及功能器件4的温度管理。

可选地，第一管组531以及第二管组532分别可以包括两个以上管路，第一管组531的两个以上管路可以并联设置并与第一出口512以及第二出口513的一者连接，第二管组532的两个以上管路可以并联设置并与第一出口512以及第二出口513的另一者连接，具体可以根据叶片32的数量可以功能器件4的数量设置。

在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的风力发电机组，叶片32的内腔322中还设置有翅片3212b，翅片3212b设置于第一管组531的出口，叶尖段3212具有沿轴向背离叶根段3211的尖端，沿轴向，单向排气孔3212a位于尖端以及翅片3212b之间。

翅片3212b可以理解为散热片，可以采用金属材质。

本申请实施例提供的风力发电机组，通过在叶片32的内腔322中设置翅片3212b，能够增加有第一管组531流出气流的分散面积，例如，以第一管组531流出的为热气流为例，翅片3212b的设置能够增加散热面积，保证对叶片32的温度提升。通过将单向排气孔3212a设置于尖端与翅片3212b之间，使得由第一管组531中流出的第一气流以及第二气流的一者能够有充足的时间与叶尖段3212接触，当进入的气流为热气流时，能够保证换热效果，提高除冰质量。

在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的风力发电机组，热管理系统5还包括换向阀组(图未示)，连接于涡流管结构51以及管路组件53之间，换向阀组能够在第一状态以及第二状态之间切换；

在第一状态，第一管组531与第一出口512连通且第二管组532与第二出口513连通；

在第二状态，第一管组531与第二出口513连通且第二管组532与第一出口512连通。

换向阀组可以采用电磁换向阀，通过控制换向阀组在第一状态以及第二状态之间切换，使得叶片32以及功能器件4内既可以通入热气流，也可以通入冷气流，当然，还可以通入常温气流。当通入冷气流以及常温气流时其功能主要用于改变叶片32表面气动方向，抑制叶片32的叶尖振动，提高其安全性。

在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的风力发电机组，还包括第三管组7以及过滤器6，塔架1以及机舱2的一者上设置有开口，过滤器6设置于开口，加压结构的导入口与过滤器6连接且导出口与第三管组7连通，第三管组7背离加压结构的一端与进气口511连通。

本申请实施例提供的风力发电机组，通过设置第三管组7以及过滤器6，能够利用过滤器6将风力发电机组外部的气流引导过滤器6，通过过滤器6过滤掉杂质、水汽等后，当需要第一气流以及第二气流一者为热气流另一者为冷气流时，则可以通过加压装置52对过滤后的气流进行加压处理，若第一气流以及第二气流之间不需要具有温差，只需要将叶片32以及功能器件4内通入常温气流时，则可以降低加压装置52对气流的压力，使其过滤后直接通过流过加压装置52进入第三管组7并引导至涡流管结构51的进气口511即可。既能够保证进入风力发电机组内气流杂质、水分等的含量，同时利于气流进入涡流管结构51中。

继续参阅图1至图6所示，在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的风力发电机组，还包括第一温度采集器8、第二温度采集器9以及控制器；

第一温度采集器8被配置为获取叶片32内部的第一温度值；

第二温度采集器9被配置为获取功能器件4内部的第二温度值；

控制器被配置为当第一温度值小于第一预设阈值和/或第二温度值大于第二预设阈值时，控制加压装置52对进入进气口511之前的气流进行加压处置，使得第一气流与第二气流的温度存在差值，并使得第一气流以及第二气流中温度高的一者进入叶片32并加热叶片32，第一气流以及第二气流中温度低的一者进入功能器件4并冷却功能器件4，直至第一温度值大于或者等于第一预设阈值且第二温度值小于或者等于第二预设阈值。

风力发电机组在工作时，可以通过机舱设置的供电设备供电，简称机舱供电，使得第一温度采集器8、第二温度采集器9正常工作，当第一温度值小于第一预设阈值时、当第二温度值大于第二预设阈值时或者当第一温度值小于第一预设阈值时并且当第二温度值大于第二预设阈值的三种情况下任意一种，可控制加压装置52对进入进气口511之前的气流进行加压处置，使得第一气流以及第二气流的温度存在差值。同时，使得温度高的第一气流以及第二气流中的一者进入叶片32并加热叶片32，去除叶尖段3212的冰层，温度低的第一气流以及第二气流中的另一者进入功能器件4，与功能器件4进行热交换，实现对功能器件4冷却降温。

示例性地，第一预设阈值可以为0°，第二预设阈值可以为50°，可以理解是，此为一举例说明，但不限于上述数值，具体可以根据风力发电机组的型号以及温度要求设定。

本申请实施例提供的风力发电机组，通过设置第一温度采集器8、第二温度采集器9，当至少一个叶片32的第一温度值超过第一预设阈值和/或至少一个功能器件4的第二温度值超过第二预设阈值，控制器均采用上述控制，能够降低叶片32上结冰和/或功能器件4温度过高导致的安全问题。

在一些可选地实施中，本申请实施例提供的风力发电机组，还包括振动采集器10，振动采集器10被配置为获取叶片32的振动信息；

控制器还被配置为：当第一温度值大于或者等于第一预设阈值且第二温度值小于或者等于第二预设阈值时，根据振动信息控制热管理系统5，以抑制叶片32振动。

本申请实施例提供的风力发电机组，当第一温度值大于或者等于第一预设阈值且第二温度值小于或者等于第二预设阈值时，可以根据振动采集器10采集的振动信息控制热管理系统5，进而抑制叶片32的振动。实现一机多用，既能够有效的利用热管理系统5调节叶片32以及功能器件4温度，实现叶片32除冰以及功能器件4的降温控制。同时，还能够通过控制器利用采集的振动信息对热管理系统5进行控制，以抑制叶片32的振动，提高风力发电机组运行的安全性能。

在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的风力发电机组，控制器被配置为：

当振动信息超出预设阈值范围时，控制加压装置52对进入进气口511前的气流常压处置，并控制第一气流以及第二气流的一者依次经由叶片32的内腔322、单向排气孔3212a并流向叶片本体321的外壁面；

若预定时间内振动减弱比例满足预设要求，则保持控制加压装置52对进入进气口511前的气流常压处置，直至振动信息位于预设阈值范围内。

可选地，预设阈值范围可以为0-0.1g，其中，g为重力加速度。当然，此为一种可选地示例，但不限于此，具体可以根据风力发电机组的型号以及安全参数要求设定。

由于加压装置52对进入进气口511前的气流常压处置，使得涡流管结构51主要起导管作用，第一气流以及第二气流的温度相等，主要处于常压状态，此时换向阀组可以处于第一状态，当然也可以处于第二状态。

示例性的，可以使得换向阀组处于第一状态，控制第一气流依次经由叶片32的内腔322、单向排气孔3212a并流向叶片本体321的外壁面，以改变叶片32表面气动方向。

若预定时间内振动减弱比例满足预设要求，例如：在10分钟内振动信息减弱为初始数值的百分之二十以下，则保持控制加压装置52对进入进气口511前的气流常压处置，直至振动信息位于预设阈值范围内。

本申请实施例提供的风力发电机组，当振动信息超出预设阈值范围时，则可以先采用常温气流的方式改变叶片32表面的气动方向，若能够抑制振动，则无需加压装置52进行加压处理使得第一气流以及第二气流产生温差，在满足抑振要求的基础上减少能量损耗。

在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的风力发电机组，控制器被配置为：

若预定时间内振动减弱比例未满足预设要求，则控制加压装置52对进入进气口511前的气流加压处置，使得第一气流以及第二气流的温度具有差值，控制换向阀组处于第一状态，控制第一气流依次经由叶片32的内腔322、单向排气孔3212a并流向叶片本体321的外壁面；

若叶片32的振动逐步减弱，则保持控制加压装置52对进入进气口511前的气流加压处置，并控制换向阀组处于第一状态，直至振动信息位于预设阈值范围内；

若叶片32的振动加强，则继续控制加压装置52对进入进气口511前的气流加压处置，控制换向阀组切换至第二状态，控制第二气流依次经由叶片32的内腔322、单向排气孔3212a并流向叶片本体321的外壁面，直至振动信息位于预设阈值范围内。

也就是说，当常温气流无法满足抑振要求时，可以通过控制器对加压装置52进行加压处理，使得第一气流以及第二气流具有温差，一者为冷却气流且另一者为加热气流。

示例性地，以第一气流的温度大于第二气流的温度为例，当第一气流依次经由叶片32的内腔322、单向排气孔3212a并流向叶片本体321的外壁面，叶片32的振动在逐步减弱，则保持控制加压装置52对进入进气口511前的气流加压处置，并控制换向阀组处于第一状态，直至振动信息位于预设阈值范围内。实现对振动的抑制。

在向叶片32通入第一气流的情况下，若叶片32的振动逐步减弱，则保持控制加压装置52对进入进气口511前的气流加压处置，可以保持压力一直不变，若同一压力下振动逐步减弱一段时间保持不变后，加压装置52可以对进入的气流进行逐步增压处理，加大第一气流以及第二气流的温度的差值，直至振动信息位于预设阈值范围内。

在第一气流的温度大于第二气流的温度时，当向叶片32通入第一气流导致叶片32的振动加强，则控制换向阀组切换至第二状态，使得第二气流依次经由叶片32的内腔322、单向排气孔3212a并流向叶片本体321的外壁面，直至振动信息位于预设阈值范围内。

同样的，在向叶片32通入第二气流的情况下，若叶片32的振动逐步减弱，则保持控制加压装置52对进入进气口511前的气流加压处置，可以保持压力一直不变，若同一压力下振动逐步减弱一段时间保持不变后，加压装置52可以对进入的气流进行逐步增压处理，加大第一气流以及第二气流的温度的差值，直至振动信息位于预设阈值范围内。

如图1至图7所示，另一方面，本申请实施例还提供一种风力发电机组的控制方法，可以用于控制上述各实施例提供的风力发电机组，控制方法包括：

获取叶片32内部的第一温度值以及功能器件4内部的第二温度值；

当第一温度值小于第一预设阈值和/或第二温度值大于第二预设阈值时，控制加压装置52对进入进气口511之前的气流进行加压处置，使得第一气流的以及第二气流的温度存在差值，并使得第一气流以及第二气流中温度高的一者进入叶片32并加热叶片32，第一气流以及第二气流中温度低的一者进入功能器件4并冷却功能器件4，直至第一温度值大于或者等于第一预设阈值且第二温度值小于或者等于第二预设阈值。

也就是说，当第一温度值小于第一预设阈值时、当第二温度值大于第二预设阈值时或者当第一温度值小于第一预设阈值时并且当第二温度值大于第二预设阈值的三种情况下，均可以控制加压装置52对进入进气口511之前的气流进行加压处置，使得第一气流以及第二气流的温度存在差值。同时，使得第一气流以及第二气流中温度高的一者进入叶片32并加热叶片32，去除叶尖段3212的冰层，第一气流以及第二气流中温度低的一者进入功能器件4，与功能器件4进行热交换，实现对功能器件4冷却降温。

本申请实施例提供的控制方法，当至少一个叶片32的第一温度值超过第一预设阈值和/或至少一个功能器件4的第二温度值超过第二预设阈值，采用上述方法，能够降低叶片32上结冰和/或功能器件4温度过高导致的安全问题。

在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的控制方法，还包括：

当第一温度值大于或者等于第一预设阈值且第二温度值小于或者等于第二预设阈值时，获取叶片32的振动信息，并根据振动信息控制热管理系统5，以抑制叶片32振动。

本申请实施例提供的控制方法，当第一温度值大于或者等于第一预设阈值且第二温度值小于或者等于第二预设阈值时，可以根据振动采集器10采集的振动信息控制热管理系统5，进而抑制叶片32的振动。实现一机多用，既能够有效的利用热管理系统5调节叶片32以及功能器件4温度，实现叶片32除冰以及功能器件4的降温控制。同时，还能够通过采集的振动信息对热管理系统5进行控制，以抑制叶片32的振动，提高风力发电机组运行的安全性能。

本申请实施例提供的控制方法，根据振动信息控制热管理系统5的步骤，包括：

当振动信息超出预设阈值范围时，控制加压装置52对进入进气口511前的气流常压处置，并控制第一气流以及第二气流的一者依次经由叶片32的内腔322、单向排气孔3212a并流向叶片本体321的外壁面；

若预定时间内振动减弱比例满足预设要求，则保持控制加压装置52对进入进气口511前的气流常压处置，直至振动信息位于预设阈值范围内。

由于加压装置52对进入进气口511前的气流常压处置，使得涡流管结构51主要起导管作用，第一气流以及第二气流的温度可相等，主要处于常压状态，此时换向阀组可以处于第一状态，当然也可以处于第二状态。

示例性的，可以使得换向阀组处于第一状态，控制第一气流依次经由叶片32的内腔322、单向排气孔3212a并流向叶片本体321的外壁面，以改变叶片32表面气动方向。

若预定时间内振动减弱比例满足预设要求，例如：在10分钟内振动信息减弱为初始数值的百分之二十以下，则保持控制加压装置52对进入进气口511前的气流常压处置，直至振动信息位于预设阈值范围内。

本申请实施例提供的控制方法，当振动信息超出预设阈值范围时，则可以先采用常温气流的方式改变叶片32表面的气动方向，若能够抑制振动，则无需加压装置52进行加压处理使得第一气流以及第二气流产生温差，在满足抑振要求的基础上减少能量损耗。

在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的控制方法，根据振动信息控制热管理系统5的步骤，还包括：

若预定时间内振动减弱比例未满足预设要求，则控制加压装置52对进入进气口511前的气流加压处置，使得第一气流以及第二气流的温度具有差值，并控制第一气流依次经由叶片32的内腔322、单向排气孔3212a并流向叶片本体321的外壁面。

若叶片32的振动逐步减弱，则保持控制加压装置52对进入进气口511前的气流加压处置，并控制第一气流持续经由叶片32的内腔322、单向排气孔3212a并流向叶片本体321的外壁面，直至振动信息位于预设阈值范围内。

若叶片32的振动加强，则保持控制加压装置52对进入进气口511前的气流加压处置，并控制第二气流依次经由叶片32的内腔322、单向排气孔3212a并流向叶片本体321的外壁面，直至振动信息位于预设阈值范围内。

也就是说，当常温气流无法满足抑振要求时，可以通过控制器对加压装置52进行加压处理，使得第一气流以及第二气流具有温差，一者为冷气流且另一者为热气流。

示例性地，以第一气流的温度大于第二气流的温度为例，当第一气流依次经由叶片32的内腔322、单向排气孔3212a并流向叶片本体321的外壁面，叶片32的振动在逐步减弱，则保持控制加压装置52对进入进气口511前的气流加压处置，并控制换向阀组处于第一状态，直至振动信息位于预设阈值范围内。实现对振动的抑制。

在向叶片32通入第一气流的情况下，若叶片32的振动逐步减弱，则保持控制加压装置52对进入进气口511前的气流加压处置，可以保持压力一直不变，若同一压力下振动逐步减弱一段时间保持不变后，加压装置52可以对进入的气流进行逐步增压处理，加大第一气流以及第二气流的温度的差值，直至振动信息位于预设阈值范围内。

在第一气流的温度大于第二气流的温度时，当向叶片32通入第一气流导致叶片32的振动加强，则控制换向阀组切换至第二状态，使得第二气流依次经由叶片32的内腔322、单向排气孔3212a并流向叶片本体321的外壁面，直至振动信息位于预设阈值范围内。

同样的，在向叶片32通入第二气流的情况下，若叶片32的振动逐步减弱，则保持控制加压装置52对进入进气口511前的气流加压处置，可以保持压力一直不变，若同一压力下振动逐步减弱一段时间保持不变后，加压装置52可以对进入的气流进行逐步增压处理，加大第一气流以及第二气流的温度的差值，直至振动信息位于预设阈值范围内。

可以理解的是，本申请上述各实施例在对叶片32的振动进行抑制时，只是以第一气流的温度大于第二气流的温度为例进行举例说明，此为一种可选地实施方式，但是不限于上述方式，在有些实施例中，当对叶片32的振动进行抑制时，还可以使得第一气流的温度小于第二气流的温度，也就说当加压装置52对气流进行常温处置无法满足抑振要求时，通过加压处置使得第一气流以及第二气流产生的温度存在差值，先向叶片32中通入温度高的气流或者温度低的气流均可，不受顺序限制。

虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (14)

1.一种风力发电机组，其特征在于，包括：

塔架；

机舱，设置于所述塔架；

叶轮，设置于所述机舱且包括轮毂及叶片，所述叶片包括叶片本体以及由所述叶片本体围合形成的内腔，所述叶片本体沿自身轴向具有相对设置的叶根段以及叶尖段，所述叶尖段具有与所述内腔连通的单向排气孔；

功能器件，所述机舱以及所述塔架的至少一者设置有所述功能器件；

热管理系统，设置于所述机舱，所述热管理系统包括涡流管结构以及加压装置，所述涡流管结构具有相连通的进气口、第一出口和第二出口，流体能够由所述进气口进入所述涡流管结构内并分流形成由所述第一出口流出的第一气流以及由所述第二出口流出的第二气流，所述加压装置与所述进气口连通并能够调节进入所述进气口之前所述流体的压力，以使得所述第一气流以及第二气流的温度具有差值，所述叶片以及所述功能器件中的一者与所述第一出口连通并与所述第一气流热交换，所述叶片以及所述功能器件中的另一者与所述第二出口连通并与所述第二气流热交换。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述功能器件包括发电机、变流器以及电控柜中的至少一者。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述热管理系统还包括管路组件，所述管路组件包括第一管组以及第二管组，所述第一管组的一端与所述第一出口以及所述第二出口中的一者连通，所述第一管组的另一端伸入所述内腔并向所述单向排气孔所在侧延伸设置，所述第二管组的一端与所述第一出口以及所述第二出口中的另一者连通，所述第二管组的另一端向所述功能器件所在侧延伸并相连接。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组，其特征在于，所述内腔中还设置有翅片，所述翅片设置于所述第一管组的出口，所述叶尖段具有沿所述轴向背离所述叶根段的尖端，沿所述轴向，所述单向排气孔位于所述尖端以及所述翅片之间。

5.根据权利要求3所述的风力发电机组，其特征在于，所述热管理系统还包括换向阀组，所述换向阀组连接于所述涡流管结构以及所述管路组件之间，所述换向阀组能够在第一状态以及第二状态之间切换；

在所述第一状态，所述第一管组与所述第一出口连通且所述第二管组与所述第二出口连通；

在所述第二状态，所述第一管组与所述第二出口连通且所述第二管组与所述第一出口连通。

6.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组还包括第三管组以及过滤器，所述塔架以及所述机舱的一者上设置有开口，所述过滤器设置于所述开口，所述加压结构的导入口与所述过滤器连接且导出口与所述第三管组连通，所述第三管组背离所述加压结构的一端与所述进气口连通。

7.根据权利要1至6任意一项求所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组还包括第一温度采集器、第二温度采集器以及控制器；

所述第一温度采集器被配置为获取所述叶片内部的第一温度值；

所述第二温度采集器被配置为获取所述功能器件内部的第二温度值；

所述控制器被配置为当所述第一温度值小于第一预设阈值和/或所述第二温度值大于第二预设阈值时，控制所述加压装置对进入所述进气口之前的气流进行加压处置，使得所述第一气流以及第二气流的温度存在差值，并使得所述第一气流以及第二气流中温度高的一者进入所述叶片并加热所述叶片，所述第一气流以及所述第二气流中温度低的一者进入所述功能器件并冷却所述功能器件，直至所述第一温度值大于或者等于所述第一预设阈值且所述第二温度值小于或者等于所述第二预设阈值。

8.根据权利要求7所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组还包括振动采集器，所述振动采集器被配置为获取所述叶片的振动信息；

所述控制器还被配置为：当所述第一温度值大于或者等于所述第一预设阈值且所述第二温度值小于或者等于所述第二预设阈值时，根据所述振动信息控制所述热管理系统，以抑制所述叶片振动。

9.根据权利要求8所述的风力发电机组，其特征在于，所述控制器被配置为：

当所述振动信息超出预设阈值范围时，控制所述加压装置对进入所述进气口前的气流常压处置，并控制第一气流以及第二气流的一者依次经由所述叶片的内腔、所述单向排气孔并流向所述叶片本体的外壁面；

若预定时间内振动减弱比例满足预设要求，则保持控制所述加压装置对进入所述进气口前的气流常压处置，直至所述振动信息位于所述预设阈值范围内。

10.根据权利要求9所述的风力发电机组，其特征在于，所述控制器被配置为：

若预定时间内振动减弱比例未满足预设要求，则控制所述加压装置对进入所述进气口前的气流加压处置，使得所述第一气流的以及所述第二气流的温度具有差值，并控制所述第一气流依次经由所述叶片的内腔、所述单向排气孔并流向所述叶片本体的外壁面；

若叶片的振动逐步减弱，则保持控制所述加压装置对进入所述进气口前的气流加压处置，直至所述振动信息位于所述预设阈值范围内；

若叶片的振动加强，则保持控制所述加压装置对进入所述进气口前的气流加压处置，并控制所述第二气流依次经由所述叶片的内腔、所述单向排气孔并流向所述叶片本体的外壁面，直至所述振动信息位于所述预设阈值范围内。

11.一种风力发电机组的控制方法，用于控制如权利要求1至6任意一项所述风力发电机组，所述控制方法包括：

获取所述叶片内部的第一温度值以及所述功能器件内部的第二温度值；

当所述第一温度值小于第一预设阈值和/或所述第二温度值大于第二预设阈值时，控制所述加压装置对进入所述进气口之前的气流进行加压处置，使得所述第一气流以及所述第二气流的温度存在差值，并使得所述第一气流以及所述第二气流中温度高的一者进入所述叶片并加热所述叶片，所述第一气流以及所述第二气流中温度低的一者进入所述功能器件并冷却所述功能器件，直至所述第一温度值大于或者等于所述第一预设阈值且所述第二温度值小于或者等于所述第二预设阈值。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

当所述第一温度值大于或者等于所述第一预设阈值且所述第二温度值小于或者等于所述第二预设阈值时，获取所述叶片的振动信息，并根据所述振动信息控制热管理系统，以抑制所述叶片振动。

13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述振动信息控制热管理系统的步骤，包括：

当所述振动信息超出预设阈值范围时，控制所述加压装置对进入所述进气口前的气流常压处置，并控制第一气流以及第二气流的一者依次经由所述叶片的内腔、所述单向排气孔并流向所述叶片本体的外壁面；

若预定时间内振动减弱比例满足预设要求，则保持控制所述加压装置对进入所述进气口前的气流常压处置，直至所述振动信息位于所述预设阈值范围内。

14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述振动信息控制热管理系统的步骤，还包括：

若预定时间内振动减弱比例未满足预设要求，则控制所述加压装置对进入所述进气口前的气流加压处置，使得所述第一气流以及所述第二气流的温度具有差值，并控制所述第一气流依次经由所述叶片的内腔、所述单向排气孔并流向所述叶片本体的外壁面；

若叶片的振动逐步减弱，则保持控制所述加压装置对进入所述进气口前的气流加压处置，并控制所述第一气流持续经由所述叶片的内腔、所述单向排气孔并流向所述叶片本体的外壁面，直至所述振动信息位于所述预设阈值范围内；

若叶片的振动加强，则保持控制所述加压装置对进入所述进气口前的气流加压处置，并控制所述第二气流依次经由所述叶片的内腔、所述单向排气孔并流向所述叶片本体的外壁面，直至所述振动信息位于所述预设阈值范围内。