气流发生装置以及风力发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本文说明的实施方式主要涉及一种气流发生装置以及风力发电系统。
【背景技术】
[0002]风力发电系统利用作为可再生能源的风能量来进行发电。在风力发电系统中，当风速和风向急剧变动时，风力机叶片周围的速度三角形从旋转点大幅偏离，从而有时在大范围内产生分离流。当风速和风向急剧变动时，不容易通过调整偏航角(yaw angle)或者楽距角(pitch angle)对这种变动作出充分响应。因此，在风力发电系统中，可能存在这样的情况:有时难以稳定地维持发电输出，且不易提高效率。特别，在具有山地气候的区域例如日本，风速和风向急剧变动，使得不能稳定地维持发电输出，且不易提高效率。除此之外，当风力发电系统安装在靠近私人住宅或类似地方时，产生的噪声有时会成为一个问题。
[0003]作为其对策，已经提出了采用气流发生装置以在风力机叶片的表面产生气流。该气流发生装置具有主体，一对电极通过电介质布置到所述主体，且该主体布置在风力机叶片的表面上。进一步地，当电压施加单元(放电电源)在所述一对电极之间施加电压产生等离子体时，气流发生装置产生气流。例如，脉冲调制频率设置成与转速检测单元(转速传感器)检测到的风力机叶片的转速一致，在所述一对电极之间施加由所设置的脉冲调制频率进行脉冲调制的高频电压。通过使用上述的气流发生装置产生气流，能控制风力机叶片表面上的流体的流动，从而抑制分离流的产生。由此，风力机叶片的升力(lift)增加，不仅能实现稳定的发电，且能提高发电效率。而且，能够抑制噪声的产生。
[0004]在风力发电系统中，例如通过滑环从固定体开始在旋转体上施加电压。
[0005]在风力发电系统中，电压施加单元(放电电源)安装在旋转体如风力机叶片上，以致考虑到效率和安全性不会通过滑环向气流发生装置的主体施加高电压。这样，由布置在例如为机舱的固定体上的转速检测单元(转速传感器)检测到的转速的数据通过滑环传送给布置在旋转体上的电压施加单元。因此，由于滑环引起的噪音，有时会发生故障。进一步地，由于滑环的极数的增加，会出现难于将气流发生装置尤其布置在现有的风力发电系统中的情形。
[0006]因而，本发明要解决的问题为提供一种能够抑制滑环极数的增加、且能有效避免发生由滑环产生的噪音所带来的故障的气流发生装置、以及风力发电系统。
【附图说明】
[0007]图1为示意性示出根据一个实施方式的风力发电系统的整体构造的透视图。
[0008]图2为示意性示出在根据该实施方式的风力发电系统中的气流发生装置的视图。
[0009]图3为示意性示出在根据该实施方式的风力发电系统中的气流发生装置的视图。
[0010]图4为示出气流发生装置的组成部件布置在根据该实施方式的风力发电系统中的视图。
[0011]图5示出了由根据该实施方式的风力发电系统的气流发生装置中的电压施加单元所施加的电压的波形。
[0012]图6为示出当构成转速检测单元的加速度传感器检测根据该实施方式的风力发电系统的气流发生装置中的加速度时的数据的视图。
[0013]图7为示意性示出该实施方式的变型例中的电压施加单元和转速检测单元的基本部件的方框图。
【具体实施方式】
[0014]本实施方式的气流发生装置包括主体、转速检测单元、和电压施加单元。所述主体具有设置到由电介质制成的基体的第一电极和第二电极，且布置在旋转体上。所述转速检测单元检测所述旋转体的转速。所述电压施加单元通过基于所述转速检测单元检测到的转速在所述第一电极和第二电极之间施加电压来产生气流。这里，所述电压施加单元和转速检测单元布置在所述旋转体中。
[0015]参照附图描述实施方式。
[0016]【风力发电系统I的构造】
[0017]图1为示意性示出根据一个实施方式的风力发电系统的整体构造的透视图。
[0018]如图1所示，风力发电系统I例如为上风型推进装置(up-wind type propeller)风力机，且包括塔架2、机舱3、转子4、以及风向风速仪单元5。
[0019]在风力发电系统I中，塔架2沿着竖直方向延伸，其下端部被固定到嵌入地中的基部(省略其图示)。
[0020]在风力发电系统I中，所述机舱3设置在塔架2的上端部处。为了调整偏航角，所述机舱3被支撑成在塔架2的上端部处能够绕竖直方向上的轴线进行旋转。虽然省略了图示，但所述机舱3的内部容纳了增速器和发电机。
[0021]在风力发电系统I中，所述转子4被支撑成在机舱3的一个侧端部可旋转，并且例如以水平方向为旋转轴在旋转方向R上进行旋转。所述转子4连接到容纳在机舱3内部的增速器的旋转轴上，且通过该增速器驱动发电机以进行发电。这里，所述转子4包括轮毂41和多个风力机叶片42 (叶片)。
[0022]在所述转子4中，轮毂41包括外形为半椭球体形的顶盖，该顶盖形成为具有从迎风侧朝向背风侧在水平方向变大的外周面的外径。
[0023]在所述转子4中，多个风力机叶片42分别绕着轮毂41在径向上延伸，且分别布置成在旋转方向R上以相等的间隔设置。例如，设置有3个风力机叶片42，每个风力机叶片42的一端被支撑成在轮毂41上可旋转，以调整浆距角。
[0024]进一步地，如图1所示，在所述多个风力机叶片42的每个中，将在下文描述的气流发生装置6的多个主体61布置成在叶片横跨方向上并排设置。下文将描述气流发生装置6的细节。
[0025]在风力发电系统I中，所述风向风速仪单元5在风力机叶片42的下风侧处附接到机舱3的上表面。所述风向风速仪单元5进行有关风速和风向的测量，并将通过测量获得的数据输出到控制单元(省略其图示)。这里，所述控制单元构造成使运算单元使用存储在存储器中的程序进行运算处理，并且根据上述输入的测量数据进行偏航角和浆距角的调整。
[0026]【气流发生装置6的构造】
[0027]图2和图3均为示意性示出根据该实施方式的风力发电系统I中的气流发生装置6的视图。图2示出了气流发生装置6的主体61的横截面。并且，图3示出了气流发生装置6的主体61的上表面。图2示出了图3中X-X部分的横截面。进一步地，在图3中用虚线表示除形成主体61的部件之外布置在其内部的部件的轮廓。
[0028]并且，图4为示出这样情形的示意图，即气流发生装置6的组成部件布置在根据该实施方式的风力发电系统I中。图4示出所述转子4(参照图1)的侧面的主要部分。而且，在图4中用虚线表示布置在内部的部件的轮廓。
[0029]如图2、图3和图4所示，所述气流发生装置6包括所述主体61、电压施加单元62、和转速检测单元64。
[0030]将依次描述形成所述气流发生装置6的各个部分。
[0031](主体61)
[0032]如图2和图3所示，所述气流发生装置6中的主体61包括基体611、第一电极621、以及第二电极622。
[0033]在所述主体61中，所述基体611由绝缘材料(电介质)形成。例如，所述基体611采用树脂形成并且是柔性的，所述树脂例如为硅树脂(硅橡胶)、聚酰亚胺树脂、环氧树脂或碳氟树脂。
[0034]在所述主体61中，所述第一电极621为板状体，且由导电材料例如金属材料制成。如图2所示，作为布置在所述基体611的前表面(上表面)上的前表面电极的所述第一电极621如图3所示的那样线性延伸。
[0035]在所述主体61中，类似于所述第一电极621，所