[发明专利]一种纵轴磁悬浮导向控制无差别风力发电系统

权利要求书

1.一种纵轴磁悬浮导向控制无差别风力发电系统，该风力发电系统包括采风风轮、纵轴磁悬浮发电设备、控制器、功率放大器、不可控型整流器、升压转换电路、电涡流位移传感器、数据采集模块、无线通信单元以及能量存储模块，其特征在于：

所述采风风轮，通过转轴与纵轴磁悬浮发电设备连接，用于将风能转化为机械能并传送至纵轴磁悬浮发电设备；

所述纵轴磁悬浮发电设备用于将机械能转化为电能；

所述电涡流位移传感器，分别于纵轴磁悬浮发电设备和控制器相连，用于测量纵轴磁悬浮发电设备中转子的位移偏差，并将悬浮高度给定值与实际值比较得到误差，并将获得的所述误差传送至所述控制器进行处理；

所述数据采集模块，与所述控制器连接，所述数据采集模块包括分布式传感器、信号调理电路、微处理器单元、以及数据传输单元，所述数据采集模块将采集到的数据经由数据传输单元发送给控制器；

所述控制器，接收来自数据采集模块的数据信息，用于控制纵轴磁悬浮发电设备的运行状态和功率输出，并将生成的控制量发送给功率放大器；

所述功率放大器，与所述控制器连接，根据从所述控制器接收到的控制量来生成控制电流，并传送至纵轴磁悬浮发电设备以实现对转子的控制；

不可控型整流器，与所述纵轴磁悬浮发电设备连接，用于将纵轴磁悬浮发电设备输出的交流电转换为直流电；

升压转换电路，用于将所述不可控整流器输出的直流电进行电能变换；

无线通信单元，与所述控制器连接，用于实现所述控制器与上位机测试分析平台的数据传输通信，所述无线通信单元采用UART转WiFi无线模块USR-WIFI232；

所述能量存储模块，与所述升压转换电路连接，用于存储从机械能转化得到的电能；

所述控制器包括伸缩因子确定单元、模糊控制单元、PID控制单元、复频陷波器以及正弦余弦信号发生器；

复频陷波器，与PID控制单元连接，用于抑制转速同频振动以及倍频振动；

伸缩因子确定单元，用于通过对伸缩因子进行模糊推理来确定伸缩因子，以动态调整论域大小，并将获得的伸缩因子发送给模糊控制单元；

模糊控制单元，用于根据从所述伸缩因子确定单元处接收的伸缩因子，并结合模糊控制规则推理得到PID参数变化量，并将所述PID参数变化量发送给PID控制单元；

PID控制单元，用于根据从所述模糊控制单元处接收的所述PID参数变化量，并结合预设的初始值以得到PID控制参数，所述PID控制单元根据所述PID控制参数将控制量输出至功率放大器。

2.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，

所述采风风轮采用双叶片螺旋形结构，包括封盖、叶片的凹面、转轴、叶片的凸面以及隔板，所述双叶片螺旋形结构的参数包括：旋转直径为0.75m、高1.2m、扭角为180°；

所述采风风轮的双叶片螺旋形结构包括围绕转轴对称设置的双叶片，在所述双叶片的上下两端均设置有封盖，在所述叶片的凹面沿转轴方向水平设置有等间隔的隔板；该螺旋形结构的偏心系数G为0.19，封盖直径D与采风风轮直径的比值D₀/D＝1.1，内隔板数N为6，螺距P为6.0。

3.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，

所述数据采集模块中的微处理器单元采用MSP430芯片设计，并设置于纵轴磁悬浮导向控制无差别风力发电系统现场，所述数据采集模块将分布式传感器输出的各类模拟和数字信号经过调理变送、驱动整形变换成由微处理器单元临时存储的带格式数字量信号，再由数据传输单元，按照预设的规则发送给控制器；微处理器单元MSP430的UART串口连接到数据传输单元并经由数据传输单元将数据传输给控制器。

4.根据权利要求3所述的风力发电系统，其特征在于，所述分布式传感器中包括有风速传感器，该风速传感器的输出是与风速v大小成比例的TTL频率信号，风速传感器的信号调理电路采用定时芯片NE555，将其高触发端TH和低触发端TR连接起来作为信号输入端，构成施密特触发器，在处理器单元MSP430的接口前端对风速传感器输出的信号进行整波。