一种风能发电系统控制方法与流程

文档序号:13683591

本发明涉及一种风能发电系统的控制方法。



背景技术:

风力发电是把风的动能转为电能。风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大,全球的风能约为2.74×10^9MW,其中可利用的风能2×10^7MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

传统的风能发电系统的发电机都是暴露在自然环境中,特别暴露在阳光中照射,阳光对发电机长时间照射会导致发电机温度很高,再加上发电机发电过程中定子线圈自身产生的大量热量,从而导致发电机定子线圈的绝缘性能大大降低,使用寿命降低,发电效率降低,特别对于采用永磁材料的转子而言,过高的温度也会导致磁性减弱,从而导致发电效率降低。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种风能发电系统的控制方法。

为了实现以上目的,本发明所采用的技术方案是:风能发电系统的控制方法,包括底座、立柱、支撑顶板、转轴、发电机、叶轮、驱动电机、风向传感器以及控制箱;

所述的立柱竖直安装在底座上,支撑顶板水平安装在立柱的顶端;转轴竖直且转动式安装在支撑顶板上,发电机水平安装在转轴上,叶轮连接增速箱的输入轴,增速箱的输出轴连接发电机的转子转轴上;

所述的驱动电机安装在发电机下方,驱动电机的输出轴垂直于支撑顶板,并在驱动电机的输出轴上设有驱动齿轮;

在转轴的圆周上设有一圈与驱动齿轮相啮合的齿圈;

风向传感器通过支架安装在立柱上;在控制箱内设有分别与驱动电机以及风向传感器相连的控制器;

在支撑顶板上还设有与控制器相连的角度传感器,在角度传感器的传感轴上水平设有从动齿轮,从动齿轮与所述的齿圈也啮合;

所述的发电机包括定子和永磁材料制备的转子组成;

所述的定子的定子线圈的绝缘层采用以下材料制备而成:

聚酰胺酰亚胺树脂20-35份;有机硅表面活性剂1-5份;甲基苯基二氯硅烷3-5份;一苯基三氯硅烷30-40份;异氰酸酯10-30份;润滑剂1-10份;二苯基二氯硅烷3-8份,辛酸锌0.1-0.5份;二甲苯20-30份;纳米二氧化钛3-8份、纳米碳酸钡5-9份;硬石膏矿0.2-0.5份,芳樟醇1-5份、方解石3-5份;水10-30份。

风向传感器采集的实时数据输入到控制器,控制器根据风向传感器采集的数据以及叶轮最开始所处的方向数据判断转轴需要转动的角度,然后控制器控制驱动电机转动带动转轴转动,采用角度传感器能够实时采集转轴的转动量,从而将发电机叶轮当前的朝向反馈给控制器,便于控制器的精确控制。

比如开始时叶轮的方向位于正东方向,而此时风向为西南风45度(与正南方向的夹角),那么转轴只需要转动45度便可以了。

进一步,所述的发电机的定子线圈的电流输出端连接蓄电池的输入端。

与现有技术相比,本发明的优点在于:第一,采用驱动电机上的驱动齿轮与齿圈相啮合,使得发电机的叶轮能够根据风向进行朝向调整,有效增强了风能发电效率;(2)采用风向传感器实时采集风向,从而为叶轮朝向调节提供依据,并由控制器控制驱动电机执行叶轮朝向的改变;(3)有效的解决了传统发电机的定子线圈绝缘层性能差的问题,在太阳光暴晒加上发电机发电产生的大量热量从而要求定子线圈的耐高温性能要非常好,本发明的定子线圈的绝缘层材料所采用的组分以及配比是经过长年大量实验论证,耐高温性能极佳。

附图说明

图1是本发明的结构示意图;

其中,1、底座,2、立柱,3、支撑顶板,4、转轴,5、发电机,6、叶轮,7、驱动电机,8、驱动齿轮,11、齿圈,12、角度传感器,13、从动齿轮,14、支架,15、风向传感器,16、控制箱。

具体实施方式

下面结合附图对发明做进一步详细描述。

实施例::风能发电系统的控制方法,包括底座、立柱、支撑顶板、转轴、发电机、叶轮、驱动电机、风向传感器以及控制箱;所述的立柱竖直安装在底座上,支撑顶板水平安装在立柱的顶端;转轴竖直且转动式安装在支撑顶板上,发电机水平安装在转轴上,叶轮连接增速箱的输入轴,增速箱的输出轴连接发电机的转子转轴上;

所述的驱动电机安装在发电机下方,驱动电机的输出轴垂直于支撑顶板,并在驱动电机的输出轴上设有驱动齿轮;在转轴的圆周上设有一圈与驱动齿轮相啮合的齿圈;风向传感器通过支架安装在立柱上;在控制箱内设有分别与驱动电机以及风向传感器相连的控制器;

在支撑顶板上还设有与控制器相连的角度传感器,在角度传感器的传感轴上水平设有从动齿轮,从动齿轮与所述的齿圈也啮合;所述的发电机包括定子和永磁材料制备的转子组成;所述的定子的定子线圈的绝缘层采用以下材料制备而成:聚酰胺酰亚胺树脂20-35份;有机硅表面活性剂1-5份;甲基苯基二氯硅烷3-5份;一苯基三氯硅烷30-40份;异氰酸酯10-30份;润滑剂1-10份;二苯基二氯硅烷3-8份,辛酸锌0.1-0.5份;二甲苯20-30份;纳米二氧化钛3-8份、纳米碳酸钡5-9份;硬石膏矿0.2-0.5份,芳樟醇1-5份、方解石3-5份;水10-30份。

风向传感器采集的实时数据输入到控制器,控制器根据风向传感器采集的数据以及叶轮最开始所处的方向数据判断转轴需要转动的角度,然后控制器控制驱动电机转动带动转轴转动,采用角度传感器能够实时采集转轴的转动量,从而将发电机叶轮当前的朝向反馈给控制器,便于控制器的精确控制。

其中,所述的发电机的定子线圈的电流输出端连接蓄电池的输入端。

下面通过实验验证定子线圈绝缘层耐高温性能。

实施例1:聚酰胺酰亚胺树脂20份;有机硅表面活性剂1份;甲基苯基二氯硅烷3份;一苯基三氯硅烷30份;异氰酸酯10份;润滑剂1份;二苯基二氯硅烷3份,辛酸锌0.1份;二甲苯20份;纳米二氧化钛3份、纳米碳酸钡5份;硬石膏矿0.2份,芳樟醇1份、方解石3份;水10份。

实施例2:聚酰胺酰亚胺树脂35份;有机硅表面活性剂5份;甲基苯基二氯硅烷5份;一苯基三氯硅烷40份;异氰酸酯30份;润滑剂10份;二苯基二氯硅烷8份,辛酸锌0.5份;二甲苯30份;纳米二氧化钛8份、纳米碳酸钡9份;硬石膏矿0.5份,芳樟醇5份、方解石5份;水30份。

实施例3:聚酰胺酰亚胺树脂25份;有机硅表面活性剂2份;甲基苯基二氯硅烷4份;一苯基三氯硅烷35份;异氰酸酯20份;润滑剂5份;二苯基二氯硅烷5份,辛酸锌0.3份;二甲苯25份;纳米二氧化钛6份、纳米碳酸钡8份;硬石膏矿0.4份,芳樟醇3份、方解石4份;水20份。

实施例4:聚酰胺酰亚胺树脂30份;有机硅表面活性剂3.5份;甲基苯基二氯硅烷3.5份;一苯基三氯硅烷38份;异氰酸酯25份;润滑剂5.5份;二苯基二氯硅烷6份,辛酸锌0.3份;二甲苯25份;纳米二氧化钛6份、纳米碳酸钡7份;硬石膏矿0.35份,芳樟醇3份、方解石4份;水25份。

对比实验1:聚酰胺酰亚胺树脂20份;有机硅表面活性剂1份;甲基苯基二氯硅烷3份;一苯基三氯硅烷30份;异氰酸酯10份;润滑剂1份;二苯基二氯硅烷3份,辛酸锌0.1份;二甲苯20份;纳米二氧化钛3份、纳米碳酸钡5份;芳樟醇1份、水10份。

减少方解石和硬石膏矿。

对比实验2:聚酰胺酰亚胺树脂35份;有机硅表面活性剂5份;甲基苯基二氯硅烷5份;一苯基三氯硅烷40份;异氰酸酯30份;润滑剂10份;二苯基二氯硅烷8份,辛酸锌0.5份;二甲苯30份;硬石膏矿0.5份,芳樟醇5份、方解石5份;水30份。

减少纳米二氧化钛和纳米碳酸钡。

对比实验3:

聚酰胺酰亚胺树脂25份;有机硅表面活性剂2份;甲基苯基二氯硅烷4份;一苯基三氯硅烷35份;异氰酸酯20份;润滑剂5份;二苯基二氯硅烷5份,辛酸锌0.3份;二甲苯25份;纳米二氧化钛6份、纳米碳酸钡8份;硬石膏矿0.1份,芳樟醇3份、方解石6份;水20份。

硬石膏矿0.1份,方解石6份均不在本发明权利要求范围内。

对比实验4:

聚酰胺酰亚胺树脂25份;有机硅表面活性剂2份;甲基苯基二氯硅烷4份;一苯基三氯硅烷35份;异氰酸酯20份;润滑剂5份;二苯基二氯硅烷5份,辛酸锌0.3份;二甲苯25份;纳米二氧化钛2份、纳米碳酸钡10份;硬石膏矿0.4份,芳樟醇3份、方解石4份;水20份。

纳米碳酸钡10份;硬石膏矿0.4份,均不在本发明权利要求范围内。

表1

以上表格绝缘层是否合格是指定子线圈绝缘层温度控制在75℃和86℃的环境中,连续工作2000小时,测试绝缘层是否漏电。

再多了解一些
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