具有可调节叶片的基于阻力和升力的风力涡轮机系统技术方案

本发明专利技术涉及将阻力和升力组合成可用扭矩的可再生风能,具有带有子叶片的可调节叶片面板.它的独特之处在于将反向阻力转化为可用升力,并将这两种力结合为一种内聚力.该系统包括布置在塔基上的输出驱动转子,其旋转臂带有可旋转安装的刀片面板组件.每个叶片面板组件包括辅助旋转轴，该辅助旋转轴具有可在一个或多个枢轴点处枢转的子叶片面板，具有用于阻挡和/或允许风部分或完全通过叶片面板的主要或次要控制装置.该系统还包括用于收集控制信息的传感器，其耦合到主控制单元(MCU)和辅助控制装置，被配置为提供一种或多种能量形式。被配置为提供一种或多种能量形式。被配置为提供一种或多种能量形式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可调节叶片的基于阻力和升力的风力涡轮机系统


[0001]本专利技术的实施例一般涉及可再生能源发电系统和设备。特别地，本公开涉及具有可调节叶片的基于阻力和升力的风力涡轮机系统。

技术介绍

[0002]背景部分中讨论的主题不应仅仅因为它在背景部分中被提及而被认为是现有技术。类似地，不应假设在
技术介绍
部分中提到的或与
技术介绍
部分的主题相关联的问题先前已在现有技术中被识别。背景部分中的主题仅代表不同的方法，它们本身也可以对应于要求保护的技术的实现。
[0003]通常被称为清洁能源的可再生能源已日益成为全球主要能源之一。随着不可再生资源的枯竭、污染的增加以及对电力的需求不断增加，世界现在已经将注意力转向可再生能源，以满足能源需求，同时又不损害环境。两种最受欢迎的可再生能源是太阳能和风能。风力涡轮机和风车已经存在了几个世纪，并在世界许多地方提供了最便宜的能源。
[0004]虽然单极塔上的三叶片水平轴迎风风力涡轮机的基本平台配置没有太大变化。然而，风车尺寸在轮毂高度方面增加了6
‑
7倍，在转子直径方面增加了6
‑
8倍，在额定功率方面增加了30
‑
50倍。今天风力涡轮机的尺寸可以与大型纪念碑和建筑物相媲美，同时在涡轮机的整个生命周期内承受动态和复杂的负载。大多数风力涡轮机由安装在由管状钢制成的塔架上的三个叶片组成的涡轮机。带有两个刀片或混凝土或钢格子塔的不太常见的品种。在离地100英尺或更高处，塔架允许涡轮机利用在更高海拔处发现的更快风速。
[0005]涡轮机通过其类似螺旋桨的叶片捕捉风能，这些叶片的作用很像飞机机翼，其与风接触的面积仅占叶片以圆形扫过的总面积的一小部分。当风吹来时，叶片的一侧会形成一个低压空气袋。然后低压气穴将叶片拉向它，使转子与风向成直角转动，这称为升力。升力总是小于施加在叶片前侧的风的总力，试图将叶片推向风的方向，这称为阻力在300％左右或更多。阻力部分转化为升力导致转子像螺旋桨一样旋转。一系列齿轮将转子的旋转从大约每分钟18转增加到大约每分钟1500或1800转——这一速度允许涡轮机的发电机根据当地电网产生交流电。
[0006]流线型外壳容纳关键涡轮部件，通常包括位于称为机舱的外壳内的齿轮、转子和发电机。一些机舱位于涡轮机塔顶，大到足以让直升机降落。另一个既定的关键部件是涡轮机的控制器，它可以在风速超过55英里/小时的情况下调节转子速度，以避免大风造成损坏。风速计持续测量风速并将数据传输到涡轮机的控制器。制动器也安装在机舱中，在紧急情况下以机械、电动或液压方式停止转子。
[0007]迎风方向与叶片相对于迎风的桨距之间的夹角称为“迎角”。随着这个攻角变得更大，会产生更多的升力，但随着角度变得更大，大于约20度，叶片将开始降低升力。因此，存在产生最佳扭矩的转子叶片的理想桨距角。
[0008]很明显，这种螺旋桨式风力涡轮机叶片设计仅将风的升力能量转换为称为扭矩的可用轴功率。这是通过在风滑过叶片时减慢风速或减速来从风中提取能量来实现的。
[0009]因此，需要一种具有可调节叶片的基于阻力和升力的风力涡轮机系统，该叶片提供更大的叶片接触面积，并且即使在低风速以及超过200km/h的高风速下也能发挥作用，提高效率、成本效益和易于维护的设计。
[0010]专利技术目的
[0011]本专利技术的一个目的是提供一种具有可调节叶片的基于阻力和升力的风力涡轮机系统，其中阻力和升力通过随风而不是直角旋转叶片而相加以提高效率。
[0012]本专利技术的另一个目的是使阻力作为主要推进剂，并通过在每次旋转中响应其旋转位置动态改变叶片的攻角来增加升力。
[0013]本专利技术的又一个目的是提供一种叶片组件，该叶片组件包括子叶片面板，该子叶片面板可在它们自己的轴线上旋转并且将其操作风速范围从小于每秒5Mtrs增加到超过每秒80Mtrs
[0014]本专利技术的又一个目的是使风力涡轮机成本更低且易于维护。

技术实现思路

[0015]根据本专利技术的第一方面，提供了一种具有可调节叶片的基于阻力和升力的风力涡轮机系统。该系统包括一个或多个布置在基座上的输出驱动转子，每个输出转子与一个或多个臂连接，具有一个或多个主控制装置；以及一个或多个叶片面板组件，该叶片面板组件与一个或多个相应的臂可旋转地连接。每个叶片面板组件包括从一个或多个臂中的每一个可旋转地延伸的辅助旋转轴；以及通过一个或多个主控制装置与辅助旋转轴连接的安装装置，每个安装装置具有一个或多个子刀片面板，可使用一个或多个辅助控制装置在安装装置的一个或多个枢轴点处枢转，以允许一个或多个子叶片面板旋转，从而阻止和/或允许风部分或全部通过叶片面板。该系统还包括一个或多个传感器以收集控制信息，与辅助旋转轴、安装装置、一个或多个子叶片面板和一个或多个输出驱动转子中的一个或多个耦合；主控制单元(MCU)可能具有与一个或多个传感器连接的处理模块，一个或多个主要控制装置以及一个或多个次要控制装置；输出装置，其配置为将一个或多个输出驱动转子的旋转扭矩转换为一种或多种能量形式。
[0016]根据本专利技术的实施例，MCU通过处理模块被配置为动态确定风向、风速、一个或多个输出驱动转子的旋转速度、一个或多个输出驱动转子的单独角位置。相对于最大推力点和使用一个或多个传感器的每个安装装置上的力的更多臂；并且通过使用主控制装置旋转相应的辅助旋转轴，在每次旋转期间动态地调整每个安装装置相对于相应的一个或多个臂的攻角，以优化前向阻力和/或升力并减少在每个叶片组件逆风的相应部分旋转期间反向阻力。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，通过处理模块的MCU还被配置为使用一个或多个辅助控制装置来调整一个或多个子叶片面板的开口，以在期间减少反向阻力、调节以及平滑扭矩。风和保护系统免受超过设计限制的速度，确保可靠和最佳的容量输出而不会中断，同时防止对系统造成任何损坏。
[0018]根据本专利技术的实施例，一个或多个输出驱动转子可以以串联或并联布置的方式水平、竖直或成角度地布置在基座上。
[0019]根据本专利技术的实施例，一个或多个臂从一个或多个输出驱动转子中的每一个或它
们的组合的任一端或任一端之间的部分径向或切向地延伸。
[0020]根据本专利技术的一个实施例，一个或多个子叶片面板被配置为垂直地或水平地或以一个角度打开，具有一个或多个叶片面板组件的相应安装布置。
[0021]根据本专利技术的实施例，一个或多个子叶片面板由选自金属、非金属、合金、聚合物、纤维、玻璃、陶瓷、木材或其组合的材料制成。
[0022]根据本专利技术的实施例，一个或多个主控制装置和次控制装置选自但不限于凸轮和从动件装置、伺服电机、皮带和滑轮装置、链条和链轮中的一种或多种机构、齿轮装置、线性和旋转执行器、杠杆机构、离心机、液压系统、气动控制、数控、步进电机、电磁电机、电磁铁、螺杆执行器或它们的组合。
[0023]根据本专利技术的实施例，一个或多个传感器包括但不限于方向传感器、速度传感器、加速度计、陀螺仪传感器、磁力计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有可调叶片的基于阻力和升力的风力涡轮机系统，该系统包括：布置在基座结构上一个或多个输出驱动转子，每个输出转子使用一个或多个主控制布置与一个或多个臂连接；其特征在于，一个或多个叶片面板组件，可旋转地安装在一个或多个相应的臂上，每个叶片面板组件包括：辅助旋转轴，可旋转地安装在一个或多个臂中的每一个上；与辅助旋转轴连接的安装布置，由一个或多个主控制装置控制，每个叶片面板安装装置容纳一个或多个子叶片面板，可使用一个或多个辅助控制布置在安装布置的一个或多个枢轴点处枢转一个或多个子叶片面板，以允许所述一个或多个子叶片面板旋转，从而阻止和/或允许风部分或全部通过叶片面板；读取系统控制参数一个或多个传感器，与一个或多个主控制单元(MCU)耦合，所述主控制单元与一个或多个处理模块、一个或多个主控制布置和一个或多个辅助控制布置连接；和输出布置，配置为将一个或多个输出驱动转子的旋转扭矩转换为一种或多种能量形式。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述MCU可以与处理模块连接，被配置为：使用一个或多个传感器，动态地确定或控制风向、风速、一个或多个输出驱动转子的旋转速度、一个或多个叶片面板安装布置相对于最大推力点的单独角位置，以及作用在每个叶片面板安装布置上的力；在每次旋转期间，使用主控制布置动态地单独或共同调整一个或多个叶片面板组件中的每一个相对于风的迎角，以在部件随风旋转期间优化前向阻力和/或升力，并减少部件逆风旋转过程中的反向阻力。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述MCU与所述处理模块连接，并被配置为使用所述一个或多个辅助控制布置，调整所述一个或多个子叶片面板的打开以减少反向阻力，调节以及平滑在阵风期间的扭矩，并保护系统免受超过预定速度的风的影响，从而确保可靠和最佳的容量输出而不会中断，同时防止系统损坏。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个输出驱动转子可以以串联或并联布置的方式水平、竖直或成角度地布置在所述基座结构上。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个臂从所述一个或多个输出驱动转子中的每一个的任一端或任一端或...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：R，
类型：发明
国别省市：