[发明专利]垂直轴多级双叶片双向旋转风力发电装置及发电控制方法

说明书

 

技术领域  

本发明涉及一种风力发电装置，并涉及其发电控制方法。

背景技术  

目前，在风力发电领域，较常用的发电机为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。水平轴风力发电机受风向影响较大，当风向发生改变时需靠方向舵来调整风力发电系统的迎风方向，其机械结构复杂，且在风轮转向过程中能量损耗大。

垂直轴风力发电机受风向变化影响较小，风能利用率较高。但是由于现有技术中垂直轴风力发电装置中，一组风轮只能使用一个发电机，单位体积的发电量较少。另外，现有垂直轴风力发电装置的叶片一般为单叶片设计。这种单叶片设计在受风时，相邻两侧叶片同时受力会相互的抵消一部分作用力，输出力矩不大，因此将风能转化为动能时仍有能量的损耗，风能未完全利用。现有的风轮大多只能单向旋转，在旋转过程中会发生共振，机械疲劳情况较为严重。

发明内容  

本发明所要解决的技术问题是，提供一种垂直轴多级双叶片双向旋转风力发电装置及发电控制方法，能够有效地提高发电量，以克服现有风力发电机的缺陷。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

垂直轴多级双叶片双向旋转风力发电装置，其特征在于：包括塔柱，在所述塔柱上安装有数量为偶数的若干个风轮，所述风轮两个为一组并在它们之间安装有发电机构成一个发电模块；

所述风轮包括一安装在塔柱上的风轮毂，还包括通过支撑杆周向均布地安装在所述风轮毂上的若干主叶片；每个发电模块中，一个风轮的风轮毂与发电机的转子相连接，另一个风轮的风轮毂与发电机的定子相连接；在每一主叶片的一侧还分别设置有一副叶片，所述副叶片通过副叶片角度调节杆与风轮毂相连接。

还包括安装在塔柱底部的蓄电装置和控制装置；所述塔柱的顶部还安装有测风仪，所述测风仪与控制装置信号连接；发电机通过导线分别与控制装置和蓄电装置相连接。

若干个风轮的体积自上而下逐渐增大。

垂直轴多级双叶片双向旋转风力发电装置的控制方法，其特征在于：测风仪检测风向，将信号传给控制装置，控制装置分别通过调节副叶片角度调节杆来控制副叶片的迎风角度，保证每一组发电模块中的上下两个风轮始终沿相反方向转动，实现发电机的转子和定子反方向旋转的目的；最后发电机将产生的电流通过导线传递到蓄电装置中。

本发明的积极效果在于：

本装置的上风轮组的风轮毂与发电机的转子相连接，下风轮组的风轮毂与发电机的定子相连接，当发电机的转子旋转时，互为一体的发电机机体和定子沿转子的相反方向旋转。充分利用了风轮组之间的垂直空间，并且使发电机的转速快，因此输出效率高，增加了风轮单位体积的发电量。并且上下风轮沿相反方向进行旋转，能够在很大程度上抵消一部分共振，减轻了本装置的各部件的机械疲劳。

在每一主叶片的一侧还分别设置有能够调节迎风角度的副叶片，在保证上下两风轮组沿相反方向旋转的同时，使风轮的受风面积加大，调速的灵活性也非常方便，充分提高了风转的利用效率。

每个风轮组的体积自上而下逐渐增大，在大风天气下不易损坏，适应高处风大的规律。

附图说明  

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式  

下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

如图1所示，本发明包括与地面垂直的塔柱2，所述塔柱2的底部通过支座1与地面连接。在所述塔柱2上自上而下设置有两组发电模块，其中每组发电模块中包括上下设置的一对风轮组4，该上风轮组4-1与下风轮组4-2之间设置有发电机7。其中一风轮组4包括一安装在塔柱2上的风轮毂5，还包括通过支撑杆周向均布地安装在所述风轮毂5上的若干主叶片10。其中上风轮组4-1的风轮毂与发电机7的转子3相连接，下风轮组4-2的风轮毂与发电机的定子6相连接。

在每一主叶片10的一侧还分别设置有一副叶片11，所述副叶片11通过副叶片角度调节杆12与风轮毂5相连接。所述副叶片角度调节杆12为电控液压伸缩杆，能够控制副叶片11的迎风角度。

所述塔柱2的顶部还安装有测风仪13。所述测风仪13与控制装置9信号连接。发电机7通过导线与安装在塔柱2底部的蓄电装置8和控制装置9相连接。

每个风轮组4的体积自上而下逐渐增大，以适应高处风大的规律。