[发明专利]一种适用于山谷的风力机及控制方法

说明书

本发明公开了一种适用于山谷的风力机及控制方法，包括垂直风风轮、水平风风轮、塔筒、风轮转换机构、机舱和用于检测水平风、垂直风风速的风速检测装置，其中，所述垂直风风轮与水平风风轮的旋转中心在同一轴线上且垂直风风轮设置在水平风风轮后方，垂直风风轮的垂直风风轮轴和水平风风轮的水平风风轮轴均与风轮转换机构连接，风轮转换机构包括垂直风风轮驱动齿轮组和水平风风轮驱动齿轮组用于根据风速检测装置检测到的风速实现垂直风风轮和水平风风轮的独立或共同做功，风轮转换机构与机舱连接，机舱固定在塔筒上，本发明的风力机不但能够吸收垂直于风轮的水平风，还能够吸收山谷风，能最大限度的利用风能资源。

技术领域

本发明属于可再生资源利用技术领域，具体属于一种适用于山谷的风力机及控制方法。

背景技术

风能是一种主要的清洁可再生能源，风力发电得以迅速发展。风力机在整个能源利用中的比重不断增加；同时，风电技术也明显进步，能适应各种环境使用的风电机组技术也不断涌现。随着平坦地形中风资源的不断开发利用，目前风资源丰富的平坦地形的风场已基本开发，陆上风电将风资源开发利用转向了复杂地形。山地地形的风场由于海拔较高，风资源丰富而吸引了众多开发者的目光。但安装在山谷的风力机大多为水平轴风力机，所以风力机只能吸收垂直于风轮的水平风，但由于昼夜交替温差影响山谷会产生山谷风，水平轴风力机并不能将这部分能量吸收利用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种适用于山谷的风力机及控制方法，通过水平风风轮和垂直风风轮来分别利用来自水平方向的水平风和来自接近垂直方向的山谷风，通过风轮转换控制机构来实现风力机的不同运行状态，以实现最大限度的利用风能资源。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于山谷的风力机，包括垂直风风轮、水平风风轮、塔筒、风轮转换机构、机舱和用于检测水平风、垂直风风速的风速检测装置，其中，所述垂直风风轮与水平风风轮的旋转中心在同一轴线上且垂直风风轮设置在水平风风轮后方，垂直风风轮的垂直风风轮轴和水平风风轮的水平风风轮轴均与风轮转换机构连接，风轮转换机构包括垂直风风轮驱动齿轮组和水平风风轮驱动齿轮组用于根据风速检测装置检测到的风速实现垂直风风轮和水平风风轮的独立或共同做功，风轮转换机构与机舱连接，机舱固定在塔筒上。

进一步的，所述垂直风风轮上均匀分布有3根叶片支撑轴，每根叶片支撑轴上并联两个大小不同形状相同的垂直风叶片，所述垂直轴叶片的迎风面朝向垂直风风轮轴。

进一步的，所述水平风风轮轴为实心轴，所述垂直风风轮轴为空心轴，水平风风轮轴从垂直风风轮轴中心穿过，垂直风风轮轴中设置有多个轴承用于将水平风风轮轴支撑和轴向固定在垂直风风轮轴中，所述风轮转换机构设置在风轮转换机构箱体中，所述用于风轮转换机构箱体中设置有用于实现垂直风风轮轴的轴向固定和周向相对转动的轴承。

进一步的，所述风轮转换机构包括结构相同的垂直风风轮驱动齿轮组和水平风风轮驱动齿轮组，以及与垂直风风轮驱动齿轮组和水平风风轮驱动齿轮组啮合的从动齿轮轴系，垂直风风轮驱动齿轮组设置在水平风风轮驱动齿轮组前面，垂直风风轮驱动齿轮组、水平风风轮驱动齿轮组分别与垂直风风轮轴和水平风风轮轴通过花键连接，从动齿轮轴系远离风轮的一端与机舱连接。

进一步的，所述从动齿轮轴系包括从动齿轮轴，从动齿轮轴上固定套设有垂直轴从动齿轮和水平轴从动齿轮，垂直轴从动齿轮、水平轴从动齿轮分别与垂直风风轮驱动齿轮组和水平风风轮驱动齿轮组啮合，机舱中设置有齿轮箱，齿轮箱的齿轮箱输入轴伸出机舱与从动齿轮轴连接。

进一步的，以水平风风轮驱动齿轮组的结构为例进行具体阐述：所述水平风风轮驱动齿轮组包括水平轴转换轮、水平轴转换轮驱动齿轮、水平轴转换轮控制环和水平轴液压装置，水平轴转换轮驱动齿轮固定在水平风风轮轴上远离风轮的一端，所述水平轴转换轮套设在水平风风轮轴上并靠近水平轴转换轮驱动齿轮设置，其中：