RU2704060C1 - Способ управления поворотом лопастей ветроустановки вертикального типа - Google Patents
Способ управления поворотом лопастей ветроустановки вертикального типа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704060C1 RU2704060C1 RU2019100296A RU2019100296A RU2704060C1 RU 2704060 C1 RU2704060 C1 RU 2704060C1 RU 2019100296 A RU2019100296 A RU 2019100296A RU 2019100296 A RU2019100296 A RU 2019100296A RU 2704060 C1 RU2704060 C1 RU 2704060C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- wind
- air flow
- vertical type
- windwheel
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 title description 8
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/06—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Abstract
Изобретение относится к ветроэнергетике. Способ позволяет позиционировать лопасти независимо друг от друга с помощью электроприводов, связанных с осями лопастей. Управление системой происходит с помощью контроллера и системы датчиков, определяющих направление ветра, скорость вращения ветроколеса и текущий угол положения лопастей. Изобретение позволяет управлять скоростью вращения ветроколеса и способно повысить эффективность работы ветроустановок вертикального типа благодаря устранению потерь из-за встречного потока воздуха и перераспределения воздушного потока внутри ветроколеса за счет углов поворота лопастей относительно направления ветра, а также позволяет создать эффективную противоштормовую защиту. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к ветроэнергетике.
Существует два типа ветроустановок: установки горизонтального типа, у которых ротор расположен параллельно земле, и установки вертикального типа с перпендикулярным земле ротором.
Хотя более широкое распространение получили установки горизонтального типа, такая конструкция имеет ряд недостатков:
- расположение генератора высоко над землей, что затрудняет обслуживание установки и повышает требования к прочности мачты;
- высокая начальная скорость ветра;
- низкочастотное звуковое загрязнение, возникающее из-за высокой линейной скорости вращения лопастей и негативно сказывающееся на окружающей среде и здоровье человека.
Установки вертикального типа лишены этих недостатков, но они имеют меньший КПД, обусловленный тем, что разница действующих на противоположные лопасти моментов сил, благодаря которой происходит вращение короны, достигается только благодаря особой форме самих лопастей. При этом из-за встречного потока воздуха значительно падет эффективность установки (до 40% в зависимости от формы лопастей).
Целью данного изобретения является усовершенствование ветроколеса таким образом, чтобы избежать потерь из-за встречного потока ветра и повысить эффективность за счет перераспределения потока воздуха внутри ветроколеса. Это достигается путем поворота лопастей относительно потока воздуха в каждой из точек траектории вращения ветроколеса. Одно из возможных положений лопастей, позволяющих повысить эффективность ветроустановки, показано на фиг. 1.
Принцип работы системы иллюстрируется на фиг. 2. Направление ветра определяется с помощью датчика 1 (например, с помощью небольшого флюгера с энкодером). Управляющий контроллер (на рисунке не показан) получает информацию о направлении ветра и скорости вращения ветроколеса и, исходя из полученных данных, выбирает углы положения лопастей 3, который устанавливается с помощью электроприводов 4, связанных с осями лопастей. Для компенсации ошибок углов обратная связь по углам поворота на контроллер может поступать от датчиков 2 (например, энкодеров, валы которых связаны с осями вращения лопастей) или лопасти в некоторой позиции могут приводиться в начальное положение раз в несколько оборотов.
Такая система, благодаря возможности независимого управления каждой лопастью, позволит контролировать скорость вращения ветроколеса за счет изменения эффективной площади лопастей и перераспределения потока воздуха внутри ветроколеса. Также благодаря этому возможен переход установки в противоштормовой режим, когда плоскости лопастей располагаются параллельно направлению ветра.
Также использование электромеханических приводов, связанных с центральной осью только проводником, позволяет творчески подходить к дизайну вращающейся части ветроустановки.
Из известных изобретений наиболее близким является патент US 8,858,177 В2, в котором для ориентирования лопастей предлагается использовать механические передачи различного вида или электромеханические приводы. Но при этом для перераспределения потока не предлагается использование самих лопастей, а применяются дополнительные конструкции. Кроме этого не указано, как планируется осуществлять противоштормовую систему.
Также известно изобретение, представленное в патенте РФ №2481497, в котором для вращения лопастей применяется механический привод. Но при таком исполнении возникает проблема масштабирования ветроустановки, так как в определенный момент передачи, приводящие во вращение лопасти начинают значительно увеличивать вес установки и накладывают ограничения на максимальную мощность установки. Кроме того, для изготовления механизмов, передающих вращение на лопасти, требуются достаточно большие затраты. Также этот проект не позволяет компенсировать избыточное давление ветра на лопасти и создать эффективное противоштормовое устройство, которое предохраняло бы конструкцию от разрушения при сильном ветре.
Похожая идея представлена в патенте РФ №2525998. В нем рассматривается использование фиксаторов положения, с помощью которых лопасти, не участвующие в передаче вращающего усилия, становятся параллельно ветровому потоку. Данная концепция не является эффективной, так как не использует всю мощность ветрового потока, в то время как предложенное решение максимально его использует.
Существует еще несколько патентов РФ, например, №2482329 и №2295060, но низкая эффективность и сложность конструкции данных ветроустановок является недопустимыми для серийного производства и использования.
Применение системы поворота лопастей без использования механических передач от центра установки к лопастям позволяет увеличивать ветроустановку до размеров, ограниченных только физической прочностью материалов, из которых она изготовлена, не внося значительных изменений в программу и конструкцию управляющей системы.
Claims (2)
1. Способ независимого позиционирования лопастей в каждой из точек траектории вращения ветроколеса вертикального типа с помощью установленных на лопастях электроприводов, управляющего контроллера и системы датчиков, определяющей направление ветра, положение лопастей относительно направления ветра и скорость вращения ветроколеса, так, чтобы устранить потери из-за встречного ветра и перераспределить поток воздуха внутри ветроколеса.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что плоскости лопастей располагаются параллельно потоку воздуха для обеспечения противоштормовой защиты.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019100296A RU2704060C1 (ru) | 2019-01-09 | 2019-01-09 | Способ управления поворотом лопастей ветроустановки вертикального типа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019100296A RU2704060C1 (ru) | 2019-01-09 | 2019-01-09 | Способ управления поворотом лопастей ветроустановки вертикального типа |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2704060C1 true RU2704060C1 (ru) | 2019-10-23 |
Family
ID=68318531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019100296A RU2704060C1 (ru) | 2019-01-09 | 2019-01-09 | Способ управления поворотом лопастей ветроустановки вертикального типа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2704060C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1098527A3 (ru) * | 1978-08-17 | 1984-06-15 | Юнайтед Текнолоджиз Корпорейшн (Фирма) | Система управлени ветр ной турбиной |
RU2173280C2 (ru) * | 1998-05-07 | 2001-09-10 | Дальневосточная государственная морская академия им. адмирала Г.И.Невельского | Плавучая ветроэлектрическая установка |
US20110215587A1 (en) * | 2010-03-08 | 2011-09-08 | William Edward Lee | Hybrid Horizontal Axis Energy Apparatus |
RU2631587C2 (ru) * | 2015-09-21 | 2017-09-25 | Сергей Николаевич Загребельный | Парусная горизонтальная ветросиловая турбина |
RU2664639C2 (ru) * | 2016-03-09 | 2018-08-21 | Владислав Александрович Гуревич | Способ преобразования кинетической энергии воздушного потока во вращательное движение плоской лопасти |
-
2019
- 2019-01-09 RU RU2019100296A patent/RU2704060C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1098527A3 (ru) * | 1978-08-17 | 1984-06-15 | Юнайтед Текнолоджиз Корпорейшн (Фирма) | Система управлени ветр ной турбиной |
RU2173280C2 (ru) * | 1998-05-07 | 2001-09-10 | Дальневосточная государственная морская академия им. адмирала Г.И.Невельского | Плавучая ветроэлектрическая установка |
US20110215587A1 (en) * | 2010-03-08 | 2011-09-08 | William Edward Lee | Hybrid Horizontal Axis Energy Apparatus |
RU2631587C2 (ru) * | 2015-09-21 | 2017-09-25 | Сергей Николаевич Загребельный | Парусная горизонтальная ветросиловая турбина |
RU2664639C2 (ru) * | 2016-03-09 | 2018-08-21 | Владислав Александрович Гуревич | Способ преобразования кинетической энергии воздушного потока во вращательное движение плоской лопасти |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8258645B2 (en) | Wind turbine with sail extensions | |
ES2734275T3 (es) | Procedimiento para controlar la relación de velocidad en el extremo de las palas de un aerogenerador | |
ES2717654T3 (es) | Sistemas y procedimientos y para controlar una turbina eólica | |
US20030049128A1 (en) | Wind turbine | |
US20070243066A1 (en) | Vertical axis wind turbine | |
ES2812498T3 (es) | Procedimiento y sistema para operar un generador de turbina eólica | |
NO329219B1 (no) | Montasje av energistromkollektorer sasom en vindmollepark, samt fremgangsmate til drift av samme | |
US20130045098A1 (en) | Cyclic Pitch Control System for Wind Turbine Blades | |
EP2264311B1 (en) | Wind turbine comprising an active flow control device on the rotor blade | |
EP2927484A1 (en) | Yaw and pitch angles | |
WO2008022209A3 (en) | Wind driven power generator | |
EP1327773A3 (en) | Wind turbine with active blade swept area control | |
WO2009132348A3 (en) | Wind driven power generator with moveable cam | |
US9041240B2 (en) | Wind turbine apparatus | |
JP2009500562A (ja) | ブレードピッチ制御機構 | |
US20140219802A1 (en) | Vertical Axis Wind\Tidal Turbine with Dynamically Positioned Blades | |
US8593008B2 (en) | Variable vane vertical axis wind turbine | |
RU2704060C1 (ru) | Способ управления поворотом лопастей ветроустановки вертикального типа | |
WO2011065840A2 (en) | Method for turning a wind power plant relative to the wind direction | |
GB2433554A (en) | Transverse axis wind or water turbine | |
TW201937056A (zh) | 風力發電裝置及其之控制方法 | |
GB2513674A (en) | Vertical wind turbine with constant output speed | |
KR20080030966A (ko) | 풍력발전기의 날개각 자동조절 장치 | |
RU2721928C1 (ru) | Ветроустановка | |
WO2020065304A1 (en) | Cyclorotor |