[发明专利]H型垂直轴风力发电系统变桨距角结构及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种H型垂直轴风力发电系统变桨距角结构及控制方法。

背景技术

目前，可再生能源的开发和利用日益得到各国政府的关注，通过风电机组将风能转换成电能的技术在国内外都很重视。据 2004年欧盟联合研究中心预测，到本世纪末，风力发电在整个世界能源供应中的比率将超过10%。H型垂直轴风力发电系统具有噪声小、振动小、输出效率高、与高层建筑物融合良好等优点，将其与城市高层建筑相结合将成为低碳城市的重要组成部分，但其缺点是自启动能力较差，因此，研究提供一种适于在各种风速状况下系统都具有良好自启动能力和高输出效率的控制方法是十分必要的。

图1所示为现有技术H型垂直轴风力发电系统结构示意图，是在中心立柱1的下部安装有发电机2、底座3、及安装在底座3中的制动装置4、数据采集和控制模块5及耗能电阻6、中心立柱1的中部安装有交叉形的上固定连接杆7'、7''、7'''和下固定连接杆8'、8''、8'''、在上下连接杆7'、7''、7'''和8'、8''、8'''的端点上分别与六块风机叶片9'、9''、9'''、9''''、9'''''、9''''''固定连接。这样结构形成的桨距角是固定的，其缺点是系统自启动能力差、输出功率低。

发明内容

本发明目的是提供一种可变桨距角的新结构及控制方法，可有效地克服现有技术存在的缺点。

本发明是这样实现的，其结构如图2所示，包括有中心立柱1、安装在中心立柱1下部的发电机2、底座3、及安装在底座3中的制动装置4、数据采集和控制模块5、及耗能电阻6，其特征在于中心立柱1的中部安装有交叉形的上固定连接杆7'、7''、7'''和下固定连接杆8'、8''、8'''，在上固定连接杆7'、7''、7'''的各端点上分别安装有轴承12'、12''、12'''、12''''、12'''''、12''''''，各轴承分别与相对应的垂直安装的转轴11'、11''、11'''、11''''、11'''''、11''''''相配合，每根转轴上分别安装有相对应的风机叶片9'、9''、9'''、9''''、9'''''、9''''''，在每根转轴的下部分别与安装在下连接杆8'、8''、8'''上的步进电机13'、13''、13'''、13''''、13'''''、13''''''的转轴相联接，在每个风机叶片上分别安装有位置传感器14'、14''、14'''、14''''、14'''''、14''''''；在中心立柱1的顶端安装有风向风速传感器15。

本发明的控制方法如图3所示，特征是操作步骤如下： 

步骤一、设定上风向的迎风面积最大的叶片的位置角                                                为，桨距角为，切入风速2~3米/秒，切出风速20~25米/秒，初始定时时间为0.1~0.5秒，关闭制动装置4； 

步骤二、通过数据采集和控制模块5定时采集风向、风速信号和风机叶片位置信号； 

步骤三、判断风速是否超出设定的切出风速，是，停止程序，打开制动装置，接入耗能电阻6；

步骤四、判断迎风面积最大的叶片的位置角是否小于，是，控制迎风面积最大的叶片对应的步进电机13使桨距角从变为，执行步骤十，否，执行步骤五；

步骤五、判断迎风面积最大的叶片的位置角是否小于，是，桨距角保持为不变，执行步骤十，否，执行步骤六；

步骤六、判断迎风面积最大的叶片的位置角是否小于，是，控制迎风面积最大的叶片对应的步进电机13使桨距角从变为，执行步骤十，否，执行步骤七； 

步骤七、判断迎风面积最大的叶片的位置角是否小于，是，控制迎风面积最大的叶片对应的步进电机13使桨距角从变为，执行步骤十，否，执行步骤八；

步骤八、判断迎风面积最大的叶片的位置角是否小于，是，桨距角保持为不变，执行步骤十，否，执行步骤九；

步骤九、判断迎风面积最大的叶片的位置角是否小于，是，控制迎风面积最大的叶片对应的步进电机13使桨距角从变为，执行步骤十，否，位置角减，返回步骤二；

步骤十、计算其它叶片的位置角，确定其桨距角；

步骤十一、判断风速是否超过设定的切入风速，是，返回步骤二，否，停止程序。