[发明专利]风力机刹车的装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，是一种风力机刹车的装置及系统。

背景技术

能源是国民经济重要的物质基础，也是人类赖以生存的基本条件，国民经济发展的速度和人民生活水平的提高都有赖于提供能源的多少。传统化石能源的逐步耗竭，以及对环境的污染，使能源危机已明显逼近。

风能被称为“未来的能源”，它与传统能源如煤、石油和原子能不同，既不会对环境造成污染，也不会枯竭。在生活水平逐渐上升的发展中国家，风能是一种安装简便而有效的能源，而且常常是可向偏远地区供电的唯一方式。在工业化国家，风能不失为一种兼顾能量增容和环保要求的新型能源。

与大多数能源的成本在上涨不同，随着技术的进步，风能的成本却下降，风能的经济性在不断提高。比如，丹麦的一座大风力发电站的发电成本近10多年来降低了约三分之二。本发明正是针对降低风电成本、保障风力机安全稳定运行而提出的。

风力机在运行过程中，环境中的风速和风向是经常变化的，因此风力机经常在非设计点运行，进而会出现风力机转速过高的情况，而风力机转速过高会带来强度、振动等一系列问题，会造成风力机叶片的损坏，为了保证风力机的安全运行，在风力机转速过高时，必须启动刹车装置，使风力机转速降至安全区域。

现有的风力机刹车系统都是基于机械的方式，如通过启动刹车片或者改变叶片的角度等机械方式来实现风力机刹车。然而，刹车片是磨损器件，利用刹车片会导致风力机的成本上升。此外，改变叶片的角度需要采用运动部件，该运动部件在增加风力机负载的同时，会造成风力机叶片的机械强度受到影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种风力机刹车的装置及系统，以在控制风力机的成本的前提下，安全的实现风力机的刹车。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种风力机刹车的装置。该风力机刹车装置包括：绝缘介质层，附着于风力机叶片的绝缘材料层上；裸露电极，固设于绝缘介质层的外侧，风力机叶片上来流方向的下游，裸露在周围的空气中；掩埋电极，嵌设于绝缘介质层与风力机叶片的绝缘材料层之间，风力机叶片上来流方向的上游，与裸露电极交错布置；高压交流电源，其高压端与裸露电极相连接，其接地端与掩埋电极相连接，用于在裸露电极和掩埋电极之间施加等离子体激励电压。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种包括上述风力机刹车装置的风力机刹车系统，还包括：转速传感器，设置于风力机叶片上，用于测量风力机的转速；控制器，与转速传感器相连接，用于从转速传感器获得转速信号，当风力机的转速高于第一预设值时，向风力机刹车装置的高压就留电源发送开启信号；当风力机的转速低于第二预设值时，向风力机刹车装置的高压电源发送关闭信号。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明风力机刹车的装置及系统具有以下有益效果：

(1)采用等离子体电激励，本身不会损耗，并且不会对叶片产生任何磨损，从而不会增加风力机的成本；

(2)结构简单，不增加风力机叶片上的运动部件，不会影响叶片外形和强度；

(3)由控制器来控制风力机刹车装置的开启与关闭，响应迅速；

(4)通过控制高压交流电源的电压和频率，可以灵活设置等离子体激励的强度与功耗。

附图说明

图1为根据本发明实施例的风力机刹车装置的结构示意图；

图2为风力机叶片加装本发明实施例风力机刹车装置后的来流方向与等离子体诱导流方向的示意图；

图3为施加等离子体激励前风力机叶片周围空气流动的示意图；

图4为采用本实施例风力机刹车装置施加等离子体激励作用后风力机叶片发生流动分离示意图；

图5为根据本发明实施例的风力机刹车系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。