[实用新型]一种小型风力发电机扇叶朝向控制系统

说明书

技术领域

     本实用新型涉及一种小型风力发电机扇叶朝向控制系统，属自动控制技术领域。   

背景技术

风力发电是世界新兴的能源产业,有着非常广阔的发展前景,世界各国都在全力发展风电机的开发与安装,从而越来越多的人员参与到风力发电这个行业中。我国内陆局部风能资源非常丰富，风功率密度一般在100W/m2以下，年可利用小时数3000小时以下。另外，在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响，风能也较丰富，如鄱阳湖附近较周围地区风能就大，湖南衡山、湖北的九宫山、河南的嵩山、山西的五台山、安徽的黄山、云南太华山等也较平地风能为大。海上风能资源也十分丰富，10m高度可利用的风能资源约7亿多kW。海上风速高，很少有静风期，可以有效利用风电机组发电容量。海水表面粗糙度低，风速随高度的变化小，可以降低塔架高度。海上风的湍流强度低，没有复杂地形对气流的影响，可减少风电机组的疲劳载荷，延长使用寿命。一般估计海上风速比平原沿岸高20%，发电量增加70%，在陆上设计寿命20年的风电机组在海上可达25年到30年，且距离电力负荷中心很近。随着海上风电场技术的发展成熟，经济上可行，将来必然会成为重要的可持续能源。

目前风电机技术已经有了较快的发展，国内风电机主要采用三叶式水平轴风力发电机，常用测风仪器包括三杯式风速风向仪、风向标、超声波传感器、热敏风速风向传感器等测风向仪器进行测风，并由控制系统控制风力发电机的扇叶朝向与来风方向一致，实现最大效率的利用风能资源。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型公开了一种小型风力发电机扇叶朝向控制系统。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种小型风力发电机扇叶朝向控制系统，包括风向检测模块、单片机控制模块、电机驱动模块、扇叶朝向控制装置、液晶显示模块，所述的风向检测模块、液晶显示模块分别与所述的单片机控制模块相连，所述的单片机控制器与电机驱动模块相连，所述的电机驱动模块相连还与扇叶朝向控制装置相连。

作为本实用新型的一种改进，所述的风向检测模块包括八个霍尔元件，所述的八个霍尔元件均布在一个圆盘上，所述的霍尔元件与单片机控制模块相连。

作为本实用新型的一种改进，所述的扇叶朝向控制装置包括扇叶、齿轮组合、转动轴、步进电机，底座、扇叶支撑杆，所述的步进电机与电机驱动模块相连接。

作为本实用新型的一种改进，所述的单片器控制器采用的单片机的型号为MSP430F149。

本实用新型的有益效果：

本实用新型实现了风向的检测、数据处理与显示，电机的驱动，及扇叶朝向控制等功能。系统利用霍尔传感器能够根据来风方向所驱使的风向标转动的变换，检测出风向变化，同时通过单片机的处理和信号输出，使液晶模块显示风向信息，运行电机驱动模块驱动电机匀速转动，从而使扇叶朝向与风向标所指方向相同，从而提高风力发电机的工作效率。

附图说明

  图1为本实用新型的硬件电路结构框图；

图2 为本实用新型的风向检测装置模块的结构示意图；

图3为本实用新型的扇叶朝向控制装置的结构示意图；

图4为本实用新型的MSP430F149单片机电路图；

图5为本实用新型的下载口连接电路电路图；

图6为本实用新型的电源电路电路图；

图7 为本实用新型的风向传感器电路图；

图8为本实用新型的电机驱动模块电路图；

图9为本实用新型的液晶显示电路；

图中各部件为：

1扇叶、2齿轮组合、3转动轴、4步进电机、5底座、6扇叶支撑杆。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本实用新型提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1所示为本实用新型的小型风力发电机扇叶朝向控制系统的硬件电路结构框图，包括风向检测模块、单片机控制模块、电机驱动模块、扇叶朝向控制装置、液晶显示模块，所述的风向检测模块、液晶显示模块分别与所述的单片机控制模块相连，所述的单片机控制器与电机驱动模块相连，所述的电机驱动模块相连还与扇叶朝向控制装置相连。

图4为本实用新型的MSP430F149单片机结构示意图，单片机是整个系统的控制中枢，它指挥外围器件协调工作，完成特定的功能。硬件实现上采用模块化设计，每一模块实现一个特定功能，最后再将各个模块搭接在一起。这种设计方法可降低系统设计的复杂性。