[发明专利]一种自动调节迎风面积的风力发电机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机叶片，具体涉及一种自动调节迎风面积的风力发电机叶片。

背景技术

风力发电的原理是利用风力带动风力发电机叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升来促使发电机发电，风力发电机输出功率的公式如下所示：

P=12CpρAV3]]>

式中，

P：风力发电机的输出功率；

C_p：风能利用系数；

ρ：空气密度；

A：叶片扫掠面积；

V：风速。

根据风力发电机输出功率的公式，风力发电机的输出功率与风速的三次方成正比，说明风速的变化对于风力发电机的输出功率有很大的影响，同时风力发电机的输出功率与叶片扫掠面积成正比，因此叶片扫掠面积的大小也会对风力发电机的输出功率产生影响。依据现在的风力发电技术，大约每秒3米的微风风速就可以开始发电，然而风速是不受人为控制的，在风速过大的情况下风力发电机容易发生输出功率过载，因此需要新的技术使风力发电机在不同风速下都能保持一个较为稳定的输出功率。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种自动调节迎风面积的风力发电机叶片，不仅可以满足常规风力发电机叶片的性能要求，还能够根据风速的变化自动调节叶片的迎风面积，从而使风力发电机能够保持一个较为稳定的输出功率。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种自动调节迎风面积的风力发电机叶片，包括顶部的两片活动叶片1、根部的固定叶片2、连接活动叶片1与固定叶片2的电动合页3、安装在固定叶片2的顶部且布置于两片活动叶片1之间的中空骨架4，还包括安装在风力发电机塔架上的风速传感器5和以计算机为载体的电动合页控制系统6，风力发电机工作时，风速传感器5适时地测量风速，并将风速信号传递至计算机，安装在计算机中的电动合页控制系统6根据当前风速确定能够保持额定输出功率的叶片扫掠面积范围，并控制电动合页3分别带动连接在其上的两片活动叶片1旋转至合适的角度档位，使叶片扫掠面积能够满足保持风力发电机在当前风速下处于额定输出功率范围的条件。

所述活动叶片1由常规风力发电机叶片顶部的一段改装而成，即将常规风力发电机顶部的一段叶片沿径向一分为二地变为两片活动叶片1，活动叶片1的厚度为常规风力发电机叶片厚度的一半，所述固定叶片2为常规风力发电机叶片根部的叶片，活动叶片1占整个叶片长度的六分之一，固定叶片2占整个叶片长度的六分之五，两片活动叶片1和固定叶片2共同构成一根完整的自动调节迎风面积的风力发电机叶片。

从外形来看，所述中空骨架4是固定叶片2的结构的延伸，但中空骨架4的内部是镂空的，边缘上的结构使两片活动叶片1能够贴在中空骨架4之上。

所述电动合页3将活动叶片1和固定叶片2连接起来，使两片活动叶片1能以电动合页3为旋转轴在0～180度内不同的角度档位上旋转，即电动合页3能够通过电动合页控制系统6的控制来旋转特定的角度从而使风力发电机叶片获得不同的迎风面积，两片活动叶片1既能够闭合在一起贴在中空骨架4上，也能够旋转至预设的角度档位上起到调整叶片扫掠面积的目的，还能够完全翻折贴在固定叶片2上从而将叶片扫掠面积降到最小。

在风力发电机的工作过程中，风速较低时，活动叶片1位于电动合页3的零度档位，与固定叶片2处于同一平面，整个叶片是一个整体，外形与常规风力发电机叶片相同；风速逐渐变大时，风速传感器5适时地将风速信号传递给电动合页控制系统6，从而控制活动叶片1以电动合页3为旋转轴向外旋转，随着风速的增加，转动角度不断增大，叶片扫掠面积逐渐减小，当风速增大到极限值时，活动叶片1由电动合页3的零度档位向外转动180度，两片活动叶片1均贴在固定叶片2的表面上，此时叶片扫掠面积最小，抵消了高风速所带来的风力发电机功率过载；若风速继续增大，则无论活动叶片1处于何种角度档位，风力发电机均无法保持在额定输出功率范围之内，此时风力发电机只能停止工作。

和现有技术相比，本发明具有以下优点：