專利名稱：高效智能任意風向發電機的制作方法
技術領域：
本發明屬于綠色能源、風力發電機領域，尤其是一種高效智能任意風向發電機。
背景技術：
風能，是人類最早使用的能源之一；風電也一直是世界增長最快的新能源，近年來風力發電機獲得長足發展，據國家有關部門預測2020年全球風力發電裝機將達到12.31 億千瓦，占全球發電總量12%，我國每年裝機容量年超過30%，近幾年風力發電機的單機容量已從IOKW級發展到MW級，在IOKW以上的風力發電機中，大多數采用水平軸葉輪，在發電時葉輪平面需與風向垂直以獲取較大的風能，因此隨著風向的變化需要調整葉輪平面使之迎風。調整葉輪平面進行迎風有兩種方式一種是在風力的作用下葉輪自行調至迎風位置， 這種方式被稱之為被動迎風；一種是由調向電機將葉輪調制迎風位置，這種方式被稱之為主動迎風。被動迎風不需要測量風向，不需要對迎風進行控制，結構較簡單，但因風向存在離散性，被動迎風時葉輪平面頻繁擺動，影響調向機構的壽命；主動迎風首先測量風向，再控制調向電機進行主動迎風，減少了葉輪的擺動次數，延長了葉輪的使用壽命，同時也降低了風力發電機的成本。雖然國內市場有主動迎風式的風力發電機，但發電效率不高，不能滿足商業市場對葉輪智能化控制的要求。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能將任意方向的風能高效智能轉換為電能的高效智能任意風向發電機。本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的
一種高效智能任意風向發電機，由葉輪、傳動系統、發電機、控制器、調向電機、交互式人機操作界面、冷卻泵、機艙加熱器和相對風向傳感器構成；其中，傳動系統包括低速軸、齒輪箱和高速軸，葉輪通過傳動系統連接發電機，控制器分別與調向電機、冷卻泵、機艙加熱器、發電機、相對風向傳感器和交互式人機操作界面相連。而且，所述的葉輪采用上風式，且為3片風葉。而且，所述的相對風向傳感器由風向標、傳感器基座和角度-電信號轉換器構成； 其中，風向標和傳感器分別與角度-電信號轉換器相連，角度-電信號轉換器連接控制器。而且，所述的齒輪箱采用行星式。而且，所述的交互式人機操作界面包括鍵盤、液晶顯示屏和主機。而且，所述的角度-電信號轉換器采用非接觸式轉換器。本發明的優點和積極效果是
1、本發明采用單級增速裝置加多級同步發電機技術，此設計的傳動系統能量損失小、 維護費用低、可靠性好。2、本發明的交互式人機操作界面與控制器相連，方便風力發電機的管理人員對其進行管理控制，利用變槳距調節的方式，使整個風力發電機的機組起動性較好，輸出功率穩
3定，機組結構受力小，停機方便安全。3、本發明設計合理，利用相對風向傳感器使整個風力發電機可以準確測量風的方向，并利用控制器智能控制調向電機作用于葉輪進行主動迎風，此風力發電機能利用任意風向的風源進行高效輸出發電，同時延長了調向機構的壽命、提高了發電量。


圖1是本發明的原理結構框圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明實施例做進一步詳述
一種高效智能任意風向發電機，如圖1所示由葉輪、傳動系統、發電機、控制器、調向電機、交互式人機操作界面、冷卻泵、機艙加熱器和相對風向傳感器構成；其中，傳動系統包括低速軸、齒輪箱和高速軸，葉輪通過傳動系統連接發電機，控制器分別與調向電機、冷卻泵、機艙加熱器、發電機、相對風向傳感器和交互式人機操作界面相連。結合圖1，闡述本發明的工作原理風向標處在葉輪旋轉軸上，可隨風自由轉動， 其方向與風向一致；傳感器基座安裝在短倉尾部，其基準方向與葉輪平面法線方向一致，因此，風向標方向與傳感器基座基準方向的夾角即為風向與葉輪平面法線方向的夾角。風向標和傳感器基座作為感應元件將風向的角度變化用角度-電信號轉換器轉換為電信號，傳遞到控制器，經過比較后控制器給調向電機發出順時針或逆時針的偏航命令，為了減少偏航時的力矩，電機轉速將通過同軸連接的減速器減速后，將偏航力矩作用在偏航軸承上，帶動風輪偏航對風，當對風完成后，風向標和傳感器基座失去電信號，調向電機停止工作，偏航過程結束。傳動系統包括低速軸、齒輪箱和高速軸；其中，齒輪箱連接低速軸和高速軸可以將很低的葉輪轉速變為很高的發電機轉速，同時也使發電機易于控制，當風速矢量的方向變化時，精密的相對風向傳感器將檢測信號傳輸給控制器，經過分析后驅動調向電機和齒輪箱使風力發電機盡可能的減小風能損失，快速平穩的對準風向，以便使葉輪獲得最大的風能。在風力發電機的機艙內還包括機艙加熱器和冷卻泵，對機艙進行溫度的控制，保證整個發電機的安全運行，控制器連接交互式人機操作界面，風力發電機的管理人員可以通過主機、顯示器和液晶顯示屏對整個風力發電機進行管理和控制。需要強調的是，本發明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發明并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本發明的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發明保護的范圍。
權利要求
1.一種高效智能任意風向發電機，其特征在于由葉輪、傳動系統、發電機、控制器、調向電機、交互式人機操作界面、冷卻泵、機艙加熱器和相對風向傳感器構成；其中，傳動系統包括低速軸、齒輪箱和高速軸，葉輪通過傳動系統連接發電機，控制器分別與調向電機、冷卻泵、機艙加熱器、發電機、相對風向傳感器和交互式人機操作界面相連。
2.根據權利要求1所述的高效智能任意風向發電機，其特征在于所述的葉輪采用上風式，且為3片風葉。
3.根據權利要求1所述的高效智能任意風向發電機，其特征在于所述的相對風向傳感器由風向標、傳感器基座和角度-電信號轉換器構成；其中，風向標和傳感器分別與角度-電信號轉換器相連，角度-電信號轉換器連接控制器。
4.根據權利要求1所述的高效智能任意風向發電機，其特征在于所述的齒輪箱采用行星式。
5.根據權利要求1所述的高效智能任意風向發電機，其特征在于所述的交互式人機操作界面包括鍵盤、液晶顯示屏和主機。
6.根據權利要求1或3所述的高效智能任意風向發電機，其特征在于所述的角度-電信號轉換器采用非接觸式轉換器。
全文摘要
本發明公開了一種高效智能任意風向發電機，其主要技術特點是由葉輪、傳動系統、發電機、控制器、調向電機、交互式人機操作界面、冷卻泵、機艙加熱器和相對風向傳感器構成；其中，傳動系統包括低速軸、齒輪箱和高速軸，葉輪通過傳動系統連接發電機，控制器分別與調向電機、冷卻泵、機艙加熱器、發電機、相對風向傳感器和交互式人機操作界面相連。本發明設計合理，利用相對風向傳感器使整個風力發電機可以準確測量風的方向，并利用控制器智能控制調向電機作用于葉輪進行主動迎風，此風力發電機能利用任意風向的風源進行高效輸出發電，同時延長了調向機構的壽命、提高了發電量。
文檔編號F03D7/04GK102425527SQ20111036292
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者毛振剛 申請人:天津市軍聯科技有限公司