[发明专利]一种无叶片风力发电机监测控制装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种无叶片风力发电机监测控制装置，包括捕能系统、监测及控制系统；捕能系统包括捕能柱壳体、捕能柱杆、安装支架；捕能柱壳体固定于安装支架上，捕能柱杆和捕能柱安装支架固联；所述捕能柱杆下端与上端第一连杆固联，第一连杆下端连接能量传递系统，能量传递系统下端连接能量转化系统，第一连杆上设有复位和辅助启动系统、制动系统；所述监测及控制系统用于检测和控制整个装置的工作状态。本发明的无叶片风力发电机监测控制装置结构紧凑，且采用模块化设计，制造、安装、维修成本低。

技术领域

本发明涉及一种无叶片风力发电机监测控制装置及控制方法。

背景技术

随着煤炭、石油、天然气等传统能源的不断消耗以及环境问题的日益严峻，人们越发重视可再生、清洁能源的开发和利用。风能因总量大、无污染等优势，使得风力发电技术吸引了世界各国的高度重视与研究。

日前，风力发电技术以叶片带动发电机进行发电为主，但其制造、维修、安装成本较高，且易受风向限制，同时土地使用率低、噪声大、影响生态等缺点，限制了该项技术的广泛推广，风力发电主要以风场为单位进行集中式布置。

利用卡门涡街现象提出的无叶片风力发电机具有结构紧凑、制造维修成本低、噪声小等优点，可以有效提升风能的利用率，且满足分布式布置的要求。这种无叶片风力发电机的基本原理是当一定条件下的来流绕过风力发电机的捕能柱时，产生的旋涡会在捕能柱两侧周期性脱落，出现卡门涡街现象，并对捕能柱产生一个交变的横向作用力，使得捕能柱振动，来流中动能被转化为机械能，进而利用机械能进行发电。但捕能柱的振动幅度与来流风速和无叶片风力发电机的固有属性有关。当风速较大时，振动幅度过大会导致风力发电机结构损坏，甚至失效，而当风速较低时，因旋涡脱落产生的交变作用力无法使捕能柱产生振动，风力发电机不工作，降低了风能利用率。另外，为充分提升风能利用率，捕能柱壳体一般采用碳纤维或轻型玻璃钢等材料制成以降低捕能柱的质量，当碳纤维或轻型玻璃钢制成的捕能柱壳体裂纹、缝隙时，如果继续工作，裂纹、缝隙进一步扩大会降低无叶片风力发电机的风能捕获率，甚至使得无叶片风力发电机失效。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、工作可靠的无叶片风力发电机监测控制装置，并提供其控制方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种无叶片风力发电机监测控制装置，包括捕能系统、复位和辅助启动系统、制动系统、能量传递系统、能量转化系统、监测及控制系统；

所述捕能系统包括捕能柱壳体、捕能柱杆、安装支架；捕能柱壳体固定于安装支架上，捕能柱杆和捕能柱安装支架固联，当来风绕过捕能柱壳体时，在捕能柱壳体后面两侧形成交替脱落的旋涡，导致捕能柱壳体产生涡激振动，而后捕能柱壳体通过安装支架带动捕能柱杆振动，从而使风能转变为捕能系统的机械能；

所述捕能柱杆下端与上端第一连杆固联，第一连杆下端连接能量传递系统，将第一连杆的周期性振动转化为上下往复运动，从而实现机械能量传递；

能量传递系统下端连接能量转化系统，通过上下往复运动实现机械能向电能的转化，使得由捕能系统从风能中捕获的机械能转化为电能；

所述第一连杆上设有复位和辅助启动系统、制动系统；

所述监测及控制系统用于检测和控制整个装置的工作状态；