本发明涉及发电机，具体而言，涉及一种可变速比垂直轴风力发电机系统。
背景技术：
1、风力发电作为重要的可再生能源利用形式，已广泛应用于电网供能、分布式供电等场景。现有风力发电机主要包括水平轴风力发电机与垂直轴风力发电机两类。水平轴风力发电机通常需要偏航机构以适应风向变化，且机舱、传动链等部件布置在高空，维护不便；相比之下，垂直轴风力发电机对来流风向不敏感、结构布置更灵活，具备一定应用潜力。
2、然而，在垂直轴风力发电机的实际运行中，受风速波动、气动载荷周期变化等因素影响，其转子转速变化范围往往较大，导致发电机输入转速与扭矩工况波动明显，发电机难以长期稳定工作在高效率区，从而使系统整体发电效率降低。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可变速比垂直轴风力发电机系统，以解决上述问题。
2、本发明采用了如下方案：
3、本申请提供了一种可变速比垂直轴风力发电机系统,包括：
4、垂直轴风力转子，所述垂直轴风力转子具有叶片；
5、制动器，与所述垂直轴风力转子同轴连接；
6、多档变速器，与所述制动器同轴连接；
7、发电机，与所述多档变速器同轴连接，并与第一电机控制单元进行电连接；
8、动力电池，以及与所述发电机电连接的电力分配单元；
9、换挡液压系统，所述换挡液压系统包括通过第二电机控制单元与电力分配单元电连接的液压电机泵、多个与所述液压电机泵连接的第一控制阀、多个与所述控制阀连接用于控制所述多档变速器进行换挡作业的第一执行器、与所述液压电机泵连接的第二控制阀、与第二控制器连接用于控制所述制动器进行制动作业的第二执行器；
10、控制器，用于执行以下步骤：
11、获取所述叶片的转动速度，并基于历史运行数据与实时工况参数进行功率预测和风速预测；
12、结合多档变速器传动特性及发电机效率特性确定最优传动速比；
13、据此控制所述换挡液压系统驱动所述多档变速器在运行过程中平顺切换，以使所述发电机运行于发电高效区。
14、进一步地，还包括有液压蓄能器，其通过第三控制阀与所述液压电机泵，以及所述第一控制阀和所述第二控制阀连接。
15、进一步地，所述发电机通过强电线路与所述动力电池连接，以将发电机输出电能存储至动力电池和/或由动力电池为发电机及控制系统供电。
16、进一步地，所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述第三控制阀为二位二通比例控制阀，以对换挡液压系统各回路控制流量进行比例调节。
17、进一步地，所述控制器在检测到风况参数存在显著变化趋势时，提前启动所述换挡液压系统以缩短档位切换响应延迟。
18、进一步地，所述控制器在换挡过程中实时追踪变速箱运行参数，并动态调整液压控制信号以确保平顺完成档位切换。
19、进一步地，当风速变化较快时，所述控制器提高所述换挡液压系统的流量递增速率；当风速变化较平缓时，所述控制器降低所述流量递增速率，以减少频繁换挡造成的冲击。
20、进一步地，当实际参数与预测参数的偏差超过预设范围时，重新执行功率预测、风速预测以及最优传动速比计算，并触发档位调整。
21、进一步地，当工况参数超出安全阈值且判定为紧急工况时，启动紧急制动流程，包括向制动器发出紧急制动指令，并触发所述蓄能器释放能量以在液压系统失效或动力不足时持续提供制动力。
22、进一步地，所述控制器在判定需要对风力发电机进行紧急制动时，通过控制所述第二控制阀触发所述制动器对所述垂直轴风力转子进行紧急制动。
23、通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：
24、本发明提供一种可变速比垂直轴风力发电机系统，通过档位的切换与调控，保障发电机始终属于发电高效区。同时工作过程中可以实现变速箱档位的平顺切换，降低冲击，增加发电机的使用寿命，可以使用制动器垂直轴风力发电机进行制动，在紧急时刻可以通过蓄能器保障在液压系统工作失能的情况下，风力发电机依旧可以进行制动功能，保障安全可靠高效发电。
1.一种可变速比垂直轴风力发电机系统,其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的可变速比垂直轴风力发电机系统，其特征在于，还包括有液压蓄能器(13)，其通过第三控制阀(15)与所述液压电机泵(14)，以及所述第一控制阀(8)和所述第二控制阀(10)连接。
3.根据权利要求1或2所述的可变速比垂直轴风力发电机系统，其特征在于，所述发电机(4)通过强电线路与所述动力电池(7)连接，以将发电机(4)输出电能存储至动力电池(7)和/或由动力电池(7)为发电机(4)及控制系统供电。
4.根据权利要求2所述的可变速比垂直轴风力发电机系统，其特征在于，所述第一控制阀(8)、所述第二控制阀(10)、所述第三控制阀(15)为二位二通比例控制阀，以对换挡液压系统各回路控制流量进行比例调节。
5.根据权利要求1所述的可变速比垂直轴风力发电机系统，其特征在于，所述控制器(16)在检测到风况参数存在显著变化趋势时，提前启动所述换挡液压系统以缩短档位切换响应延迟。
6.根据权利要求1所述的可变速比垂直轴风力发电机系统，其特征在于，所述控制器(16)在换挡过程中实时追踪变速箱运行参数，并动态调整液压控制信号以确保平顺完成档位切换。
7.根据权利要求1所述的可变速比垂直轴风力发电机系统，其特征在于,当风速变化较快时，所述控制器(16)提高所述换挡液压系统的流量递增速率；当风速变化较平缓时，所述控制器(16)降低所述流量递增速率，以减少频繁换挡造成的冲击。
8.根据权利要求1所述的可变速比垂直轴风力发电机系统，其特征在于,当实际参数与预测参数的偏差超过预设范围时，重新执行功率预测、风速预测以及最优传动速比计算，并触发档位调整。
9.根据权利要求2所述的可变速比垂直轴风力发电机系统，其特征在于,当工况参数超出安全阈值且判定为紧急工况时，启动紧急制动流程，包括向制动器(2)发出紧急制动指令，并触发所述蓄能器释放能量以在液压系统失效或动力不足时持续提供制动力。
10.根据权利要求1所述的可变速比垂直轴风力发电机系统，其特征在于，所述控制器(16)在判定需要对风力发电机(4)进行紧急制动时，通过控制所述第二控制阀(10)触发所述制动器(2)对所述垂直轴风力转子进行紧急制动。