离心自适应转动惯量风电装置及其控制方法与流程

本发明涉及风电设备控制，尤其涉及离心自适应转动惯量风电装置及其控制方法。

背景技术：

1、在风力发电领域，对风力发电设备进行设计时较理想的状态是启动速度低（即很小风速情况下就能转），且风大的时候对扇叶转动进行限速以避免对设备产生损害。

2、为了实现上述控制效果，目前采用的是变桨距控制，变桨距控制是一种风力发电机组中使用的技术，它通过调节安装在轮毂上的叶片的桨距角来改变风力机的气动特性。上述控制方式的主要目的是在风速低于额定风速时，保持风力机在最大功率点运行；当风速超过额定风速时，通过调节桨距角来限制风轮获取的能量，使风力发电机组保持在额定功率发电。但是采用变桨距控制的操作难度大，且操作实现花费成本较高。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了离心自适应转动惯量风电装置及其控制方法，旨在解决现有技术中为实现风力发电机组保持在额定功率发电，所采用的变桨距控制不仅操作难度大，且操作实现花费成本较高的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种离心自适应转动惯量风电装置，包括：风力发电装置本体、风力发电机、控制器、风速风向传感器及风力发电机扇叶；其中，所述控制器设于所述风力发电装置本体内，所述风速风向传感器设于所述风力发电装置本体上且与所述控制器电连接；所述风力发电机设置于所述风力发电装置本体内且与所述控制器电连接；所述风力发电机扇叶设于所述风力发电装置本体的顶端，且所述风力发电机扇叶与所述风力发电机连接；所述风力发电机扇叶中包括多个扇叶，每一扇叶内均设置有配重位置自动调节模块，所述配重位置自动调节模块用于根据风速自动调节配重结构在径向方向上位置以改变扇叶的转动惯量，且所述配重位置自动调节模块与所述控制器电连接。

3、第二方面，本发明实施例还提供了一种离心自适应转动惯量风电装置的控制方法，应用于上述第一方面所述的离心自适应转动惯量风电装置，所述方法包括：

4、控制器若接收到风速风向传感器检测到的当前风速且确定当前风速大于0，则确定所述当前风速所属的目标风速区间；

5、所述控制器若确定所述目标风速区间属于第一预设风速区间，则生成第一调节信号并发送至风力发电机扇叶中每一扇叶的配重位置自动调节模块，以使得每一扇叶的转动惯量自适应调节，并使得每一配重位置自动调节模块中配重结构与风力发电机扇叶中扇叶毂的间距不超出第一预设间距；

6、所述控制器若确定所述目标风速区间属于第二预设风速区间，则生成第二调节信号并发送至风力发电机扇叶中每一扇叶的配重位置自动调节模块，以使得每一扇叶的转动惯量自适应调节，并使得每一配重位置自动调节模块中配重结构与风力发电机扇叶中扇叶毂的间距大于第一预设间距且不超出第二预设间距；其中，所述第二预设间距大于所述第一预设间距。

7、本发明实施例提供了离心自适应转动惯量风电装置及其控制方法，包括：风力发电装置本体、风力发电机、控制器、风速风向传感器及风力发电机扇叶；其中，控制器设于风力发电装置本体内，风速风向传感器设于风力发电装置本体上且与控制器电连接；风力发电机设置于风力发电装置本体内且与控制器电连接；风力发电机扇叶设于风力发电装置本体的顶端，且风力发电机扇叶与风力发电机连接；风力发电机扇叶中包括多个扇叶，每一扇叶内均设置有配重位置自动调节模块，配重位置自动调节模块用于根据风速自动调节配重结构在径向方向上位置以改变扇叶的转动惯量，且配重位置自动调节模块与控制器电连接。本发明实施例能由风力发电机扇叶中每一扇叶内的配重位置自动调节模块基于当前风速自适应调节配重位置以改变扇叶的转动惯量，使得风力发电机保持在额定功率发电，采用调节扇叶转动惯量的控制方式简单且实现成本低。

技术特征：

1.一种离心自适应转动惯量风电装置，其特征在于，包括风力发电装置本体、风力发电机、控制器、风速风向传感器及风力发电机扇叶；其中，所述控制器设于所述风力发电装置本体内，所述风速风向传感器设于所述风力发电装置本体上且与所述控制器电连接；所述风力发电机设置于所述风力发电装置本体内且与所述控制器电连接；所述风力发电机扇叶设于所述风力发电装置本体的顶端，且所述风力发电机扇叶与所述风力发电机连接；所述风力发电机扇叶中包括多个扇叶，每一扇叶内均设置有配重位置自动调节模块，所述配重位置自动调节模块用于根据风速自动调节配重结构在径向方向上位置以改变扇叶的转动惯量，且所述配重位置自动调节模块与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的离心自适应转动惯量风电装置，其特征在于，所述风力发电机扇叶包括扇叶毂、第一扇叶、第二扇叶和第三扇叶；所述第一扇叶、所述第二扇叶和所述第三扇叶环绕所述扇叶毂设置。

3.根据权利要求2所述的离心自适应转动惯量风电装置，其特征在于，所述第一扇叶包括第一扇叶本体、第一叶内空腔和第一配重位置自动调节模块，所述第一配重位置自动调节模块包括第一牵引电机、第二牵引电机、第一配重结构、第一牵引绳索和第二牵引绳；所述第一叶内空腔设于所述第一扇叶本体内；所述第一配重结构设于所述第一叶内空腔内；所述第一牵引电机设于所述第一扇叶本体内靠近所述扇叶毂的一端；所述第一牵引绳索的一端与所述第一牵引电机连接，所述第一牵引绳索的另一端与所述第一配重结构的一端连接；所述第二牵引电机设于所述第一扇叶本体内远离所述扇叶毂的一端；所述第二牵引绳索的一端与所述第二牵引电机连接，所述第二牵引绳索的另一端与所述第一配重结构的另一端连接；其中，所述第一牵引电机和第二牵引电机均与所述控制器连接。

4.根据权利要求2所述的离心自适应转动惯量风电装置，其特征在于，所述第二扇叶包括第二扇叶本体、第二叶内空腔和第二配重位置自动调节模块，所述第二配重位置自动调节模块包括第三牵引电机、第四牵引电机、第二配重结构、第三牵引绳索和第四牵引绳；所述第二叶内空腔设于所述第二扇叶本体内；所述第二配重结构设于所述第二叶内空腔内；所述第三牵引电机设于所述第二扇叶本体内靠近所述扇叶毂的一端；所述第三牵引绳索的一端与所述第三牵引电机连接，所述第三牵引绳索的另一端与所述第二配重结构的一端连接；所述第四牵引电机设于所述第二扇叶本体内远离所述扇叶毂的一端；所述第四牵引绳索的一端与所述第四牵引电机连接，所述第四牵引绳索的另一端与所述第二配重结构的另一端连接；其中，所述第三牵引电机和第四牵引电机均与所述控制器连接。

5.根据权利要求2所述的离心自适应转动惯量风电装置，其特征在于，所述第三扇叶包括第三扇叶本体、第三叶内空腔和第三配重位置自动调节模块，所述第三配重位置自动调节模块包括第五牵引电机、第六牵引电机、第三配重结构、第五牵引绳索和第六牵引绳；所述第三叶内空腔设于所述第三扇叶本体内；所述第三配重结构设于所述第三叶内空腔内；所述第五牵引电机设于所述第三扇叶本体内靠近所述扇叶毂的一端；所述第五牵引绳索的一端与所述第五牵引电机连接，所述第五牵引绳索的另一端与所述第三配重结构的一端连接；所述第六牵引电机设于所述第三扇叶本体内远离所述扇叶毂的一端；所述第六牵引绳索的一端与所述第六牵引电机连接，所述第六牵引绳索的另一端与所述第三配重结构的另一端连接；其中，所述第五牵引电机和第六牵引电机均与所述控制器连接。

6.一种离心自适应转动惯量风电装置的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5任一项所述的离心自适应转动惯量风电装置，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的离心自适应转动惯量风电装置的控制方法，其特征在于，所述控制器若确定所述目标风速区间属于第一预设风速区间，则生成第一调节信号并发送至风力发电机扇叶中每一扇叶的配重位置自动调节模块，以使得每一扇叶的转动惯量自适应调节，并使得每一配重位置自动调节模块中配重结构与风力发电机扇叶中扇叶毂的间距不超出第一预设间距，包括：

8.根据权利要求6所述的离心自适应转动惯量风电装置的控制方法，其特征在于，所述控制器若确定所述目标风速区间属于第二预设风速区间，则生成第二调节信号并发送至风力发电机扇叶中每一扇叶的配重位置自动调节模块，以使得每一扇叶的转动惯量自适应调节，并使得每一配重位置自动调节模块中配重结构与风力发电机扇叶中扇叶毂的间距大于第一预设间距且不超出第二预设间距，包括：

9.根据权利要求6所述的离心自适应转动惯量风电装置的控制方法，其特征在于，在所述控制器若接收到风速风向传感器检测到的当前风速且确定当前风速大于0，则确定所述当前风速所属的目标风速区间之后，所述方法还包括：

10.根据权利要求6所述的离心自适应转动惯量风电装置的控制方法，其特征在于，在所述控制器若接收到风速风向传感器检测到的当前风速且确定当前风速大于0，则确定所述当前风速所属的目标风速区间之后，所述方法还包括：

技术总结本发明实施例公开了离心自适应转动惯量风电装置及其控制方法，包括：风力发电装置本体、设于风力发电装置本体内的风力发电机和控制器、设于风力发电装置本体上的风速风向传感器及设于风力发电装置本体的顶端的风力发电机扇叶，且风力发电机扇叶与风力发电机连接；风力发电机扇叶中包括多个扇叶，每一扇叶内均设置有配重位置自动调节模块，用于根据风速自动调节配重结构在径向方向上位置以改变扇叶的转动惯量。本发明实施例能由风力发电机扇叶中每一扇叶内的配重位置自动调节模块基于当前风速自适应调节配重位置以改变扇叶的转动惯量，使得风力发电机保持在额定功率发电，采用调节扇叶转动惯量的控制方式简单且实现成本低。技术研发人员：陈华周,黄晓康,孟祥冲,王蕊,范莉平,王恒,李静姝,潘广元受保护的技术使用者：中建科工集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23