本技术介绍了一种具备智能调节功能的垂直轴风力发电机,其设计包含可变叶片、滑环系统、电机驱动组件及连接机构。该风力机通过智能控制叶片的襟翼和桨距,优化风力转换效率,提升发电性能。
背景技术
目前,风力机主要分为垂直轴风力机和水平轴风力机。对于小型城市环境和风向多变的地区而言,垂直轴风力机由于其可自动适应风向的变化,无需调整方向的特点,相较于水平轴风力机具有一定优势。但由于叶片攻角的不断变化,垂直轴风力机叶片面临严重的动态失速问题,引起不稳定载荷的增加和发电效率的严重下降。此外,与水平轴风力机相比,垂直轴风力机的自启动性能相对较差,需要电机带转到一定转速后才能稳定工作。针对这两个突出问题,研究人员提出通过调节叶片桨距角来抑制动态失速,进而提高风力机的发电效率。在当前的实验研究中,桨距角主要通过开环方式进行调节,控制指令与转子相位和入流条件的适应性较差,难以在复杂气象条件和风场资源中保持较高的发电效率(张立勋,梁迎彬,焦启飞,张松,邹宇鹏。一种垂直轴风力机变桨距机构,申请号:CN111997835A,2020)。而实时控制桨距角的方法目前主要结合数值仿真,提前设置模型,数值仿真计算参数设置多依据某一雷诺数下的工况,普适性较差(张强,徐涛,翁宇杰,岳敏楠,缪维跑,刘青松,李春,贾文哲。基于尖速比与相位角变化的垂直轴风力机变桨控制方法,公开号:CN118273878A,2024)。此外,桨距角的调节多通过在中间安装电机来实现叶片的偏转,需要较高的控制功率、起动和制动时间也较长(参考文献[1]Han Z,Chen H,Chen Y,etal.Aerodynamic performance optimization of vertical axis wind turbine withstraight blades based on synergic control of pitch and flap[J].SustainableEnergy Technologies and Assessments,2023(Jun.):57.)。
实现思路