一种风力发电控制系统

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，特别是一种风力发电控制系统。

背景技术

在贵州、云南、四川、重庆、广西等南方高原山区易出现低温凝冻天气，大型风力发电机组凝冻环境中运行时，往往在其叶片表面形成覆冰，从而改变风机叶型，大大减低叶片升力，致使风力发电机组发电功率减低，严重时甚至减低为零出力，造成大量发电量损失，给风电企业造成较大经济损失。

行业内现有的风机叶片除冰技术主要包括采用无人机等外部辅助机构除冰。其往往需要风力发电机组在停机状态，对风机叶片进行一次性除冰。由于不能在风机运行过程中实时除冰，其运行后，风机叶片往往又迅速附冰，其整体除冰效率偏低。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种风力发电控制系统，其能够在风力发电控制系统正常工作时在风机叶片表面维持一定温度，使叶片表面雨水难以凝冰，并在工作时甩出。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种风力发电控制系统，其包括系统主体，包括叶片模块、与叶片模块连接的轮毂、与轮毂连接的机舱，以及与机舱连接的塔架。

作为本发明风力发电控制系统的一种优选方案，其中：机舱包括设置于其内部并与轮毂连接的主轴、与主轴连接的变速模块、与变速模块连接的动力模块、与动力模块连接的控制模块，以及与动力模块底部连接的底座。

作为本发明风力发电控制系统的一种优选方案，其中：机舱还包括与控制模块连接的温度采集模块、转速采集模块、风速采集模块，以及频率采集模块。

作为本发明风力发电控制系统的一种优选方案，其中：变速模块为齿轮箱，动力模块为发电机，控制模块为控制柜，温度采集模块为温度传感器，转速采集模块为转速传感器，风速采集模块为风速传感器，频率采集模块为频率信号采集卡。

作为本发明风力发电控制系统的一种优选方案，其中：叶片模块包括叶片、设置于叶片内的两组支撑梁、设置于两组支撑梁之间的固定板组件、设置于固定板组件内的微波发生装置、与微波发生装置固定连接的锁定接通组件，以及与锁定接通组件连接的电源组件；固定板组件包括设置于其中部的容置空腔、设置于其顶部并与微波发生装置和锁定接通组件适配的防旋限位槽，以及设置于其底端中部并开有螺纹口的螺纹固定块。

作为本发明风力发电控制系统的一种优选方案，其中：锁定接通组件包括壳体接通组件、与壳体接通组件连接的启动组件、与启动组件底部连接的重合扇叶组件，以及与壳体接通组件连接的接线固定组件。

作为本发明风力发电控制系统的一种优选方案，其中：壳体接通组件包括容纳壳体、设置于容纳壳体顶部的螺旋固定套筒、设置于容纳壳体内的横向导电块、设置于横向导电块一侧的L型导电块、分别与横向导电块和L型导电块连接的两组伸缩柱、设置于伸缩柱外侧第一弹簧、分别与横向导电块和L型导电块末端连接的连通接头、与L型导电块一侧固定连接的移动导电块、设置于移动导电块顶部的抬升斜面，以及设置于移动导电块一侧的通电槽。

作为本发明风力发电控制系统的一种优选方案，其中：启动组件包括拧紧头、与拧紧头连接的螺纹柱、设置于螺纹柱顶部的第一螺纹、设置于螺纹柱底部的第二螺纹、设置于螺纹柱中部的抬升槽、设置于抬升槽底部的拨动片，以及分别与拨动片和抬升槽内壁连接的第二弹簧；螺纹柱中部设置为光滑曲面；拨动片两侧设置有直线限位块，抬升槽内壁两侧设置有与直线限位块卡合的直线移动限位槽。

作为本发明风力发电控制系统的一种优选方案，其中：重合扇叶组件包括重合扇叶盘、设置于重合扇叶盘上方的套筒环、设置于套筒环顶部并与拨动片配合的弧形偏转槽，以及设置于重合扇叶盘底部的活动套环；容纳壳体设置有与活动套环连接的圆形槽，拨动片与套筒环之间留有间距；套筒环的内径大于螺纹柱的直径。

作为本发明风力发电控制系统的一种优选方案，其中：接线固定组件包括设置于抬升斜面上的滚轮、与滚轮铰接的压紧架、与压紧架中部铰接并与容纳壳体内壁连接的铰接柱、设置于压紧架一端的倾斜弧形头、设置于倾斜弧形头内侧的弧形止回层、设置于弧形止回层下方的第一L型接线块，以及与第一L型接线块对称设置的第二L型接线块。

本发明的有益效果：本发明通过采用在风机叶片内部布置微波发生装置，可在现有的风力发电控制系统不停机的情况下，实时产生微波能量，对风机叶片表面雨水加热，防止在叶片表面形成覆冰，从而到达风机叶片防凝冻结冰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为风力发电控制系统的第一种实施方式结构图。

图2为风力发电控制系统的第二种实施方式结构图。

图3为风力发电控制系统的第三种实施方式结构图。

图4为风力发电控制系统的使用场景图

图5为风力发电控制系统的叶片模块整体结构图。

图6为风力发电控制系统的支撑梁和固定板组件结构图。

图7为风力发电控制系统的锁定接通组件结构图。

图8为风力发电控制系统的锁定接通组件内部结构图。

图9为风力发电控制系统的锁定接通组件内部结构另一个视角图。

图10为风力发电控制系统的叶片模块内部部分结构放大图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1～10，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种风力发电控制系统，其能够在风力发电控制系统正常工作时在风机叶片表面维持一定温度，使叶片表面雨水难以凝冰，并在工作时甩出。。

具体的，系统主体A，包括叶片模块100、与所述叶片模块100连接的轮毂200、与所述轮毂200连接的机舱300，以及与所述机舱300连接的塔架400。

进一步的，所述机舱300包括设置于其内部并与所述轮毂200连接的主轴301、与所述主轴301连接的变速模块302、与所述变速模块302连接的动力模块303，以及与所述动力模块303连接的控制模块304。

进一步的，所述机舱300还包括与所述控制模块304连接的温度采集模块305、转速采集模块306、风速采集模块307，以及频率采集模块308。

进一步的，所述变速模块302为齿轮箱302a，所述动力模块303为发电机303a，所述控制模块304为控制柜304a，所述温度采集模块305为温度传感器305a，所述转速采集模块306为转速传感器306a，所述风速采集模块307为风速传感器307a，所述频率采集模块308为频率信号采集卡308a。

应说明的是，轮毂200、主轴301、齿轮箱302a、发电机303a、控制柜304a、温度传感器305a、转速传感器306a、风速传感器307a和频率信号采集卡308a均可采用现有技术。本系统通过温度传感器305a、转速传感器306a、风速传感器307a和频率信号采集卡308a分别实时采集叶片温度数据、转速数据、周围风速数据、频率数据，采集的数据将传输至控制柜304a，控制柜304a为PLC，将采集的数据进行处理并通过现有的无线收发模块传输至工作人员处的远程终端，便于工作人员与正常运行数据对比，及时调控。

进一步的，叶片模块100，包括叶片101、设置于所述叶片101内的两组支撑梁102、设置于两组所述支撑梁102之间的固定板组件103、设置于所述固定板组件103内的微波发生装置104、与所述微波发生装置104固定连接的锁定接通组件105，以及与所述锁定接通组件105连接的电源组件106。

进一步的，所述固定板组件103包括设置于其中部的容置空腔103a、设置于其顶部并与所述微波发生装置104和所述锁定接通组件105适配的防旋限位槽103b，以及设置于其底端中部并开有螺纹口M的螺纹固定块103c。

进一步的，所述锁定接通组件105包括壳体接通组件105a-a、与所述壳体接通组件105a-a连接的启动组件105b-b、与所述启动组件105b-b底部连接的重合扇叶组件105c-c，以及与所述壳体接通组件105a-a连接的接线固定组件105d-d。

进一步的，所述壳体接通组件105a-a包括容纳壳体105a、设置于所述容纳壳体105a顶部的螺旋固定套筒105b、设置于所述容纳壳体105a内的横向导电块105c、设置于所述横向导电块105c一侧的L型导电块105d、分别与所述横向导电块105c和所述L型导电块105d连接的两组伸缩柱105e、设置于所述伸缩柱105e外侧第一弹簧105f、分别与所述横向导电块105c和所述L型导电块105d末端连接的连通接头105g、与所述L型导电块105d一侧固定连接的移动导电块105h、设置于所述移动导电块105h顶部的抬升斜面105i，以及设置于所述移动导电块105h一侧的通电槽105j。

进一步的，所述启动组件105b-b包括拧紧头105b-1、与所述拧紧头105b-1连接的螺纹柱105b-2、设置于所述螺纹柱105b-2顶部的第一螺纹105b-3、设置于所述螺纹柱105b-2底部的第二螺纹105b-4、设置于所述螺纹柱105b-2中部的抬升槽105b-5、设置于所述抬升槽105b-5底部的拨动片105b-6，以及分别与所述拨动片105b-6和所述抬升槽105b-5内壁连接的第二弹簧105b-7；所述螺纹柱105b-2中部设置为光滑曲面；所述拨动片105b-6两侧设置有直线限位块，所述抬升槽105b-5内壁两侧设置有与所述直线限位块卡合的直线移动限位槽。通过直线限位块和直线移动限位槽使拨动片105b-6进行限位固定，防止其脱离抬升槽105b-5。

进一步的，所述重合扇叶组件105c-c包括重合扇叶盘105c-1、设置于所述重合扇叶盘105c-1上方的套筒环105c-2、设置于所述套筒环105c-2顶部并与所述拨动片105b-6配合的弧形偏转槽105c-3，以及设置于所述重合扇叶盘105c-1底部的活动套环105c-4；所述容纳壳体105a设置有与所述活动套环105c-4连接的圆形槽，所述拨动片105b-6与所述套筒环105c-2之间留有间距；所述套筒环105c-2的内径大于所述螺纹柱105b-2的直径。

进一步的，所述接线固定组件105d-d包括设置于所述抬升斜面105i上的滚轮105d-1、与所述滚轮105d-1铰接的压紧架105d-2、与所述压紧架105d-2中部铰接并与所述容纳壳体105a内壁连接的铰接柱105d-3、设置于所述压紧架105d-2一端的倾斜弧形头105d-4、设置于所述倾斜弧形头105d-4内侧的弧形止回层105d-5、设置于所述弧形止回层105d-5下方的第一L型接线块105d-6，以及与所述第一L型接线块105d-6对称设置的第二L型接线块105d-7。

进一步的，所述第一L型接线块105d-6一端的大小与所述通电槽105j的大小适配。所述第一L型接线块105d-6、所述第二L型接线块105d-7、所述移动导电块105h、所述L型导电块105d，以及所述横向导电块105c均为导电材料。所述弧形止回层105d-5采用摩擦材料。

应说明的是，锁定接通组件105两侧均设置有插接口。电源组件106包括电源以及与固定板组件连接的电源固定架，电源固定架可采用现有技术，用于固定电源。线路X1一端与电源连接，另一端由工作人员通过插接口手动插接至第一L型接线块105d-6中。线路X2一端与微波发生装置104连接，另一端与第二L型接线块105d-7固定连接。锁定接通组件105中部设置有便于螺旋柱105b-2进出并与螺纹口M连通的通口。螺旋柱105b-2位于套筒环105c-2中心部位，为了保证转动的稳定性，可以将弧形偏转槽105c-3和拨动片105b-6对称设置为两组。

较佳的，微波发生装置104和电源均可采用现有技术，故不赘述。现有技术中往往采用停机方式进行除冰，本实施例通过安装现有的微波发生装置104，无需停机，利用微波对扇叶进行加热，使扇叶在工作中能够保持一定温度，并且在雨水附着在扇叶上时能够使微波同样对雨水加热，叶片表面的水吸收微波能后水本身的温度也会升高，从而到达防止凝冻的目的，阻止雨水在扇叶上凝冰，使其随着扇叶的摆动脱离扇叶。

在使用时，工作人员需通过插接口将线路X1一端手动插接至第一L型接线块105d-6中进行初步连接，微波发生装置104和锁定接通组件105通过防旋限位槽103b安放至容置空腔103a内。只需转动拧紧头105b-1，由于锁定接通组件105被防旋限位槽103b限位，使螺纹柱105b-2上的第一螺纹105b-3得以拧入螺旋固定套筒105b中，与此同时螺纹柱105b-2底端的第二螺纹105b-4向下旋转运动并拧入螺纹固定块103c的螺纹口M中，从而使螺纹柱105b-2的上半部分与锁定连通组件105固定，下半部分与固定板组件103固定，最终实现微波发生装置104和锁定接通组件105与固定板组件103之间的整体固定，防止在扇片工作时微波发生装置104松动脱离，在叶片内撞击导致损坏。在此过程中螺纹柱105b-2呈螺旋下降的趋势，由于螺纹柱105b-2中部的拨动片105b-6与底部的弧形偏转槽105c-3留有一定距离，当第二螺纹105b-4部分拧入螺纹口M内后，拨动片105b-6方可旋入弧形偏转槽105c-3内，当拨动片105b-6到达弧形偏转槽105c-3末端后，螺纹柱105b-2继续旋转向下，拨动片105b-6本身相对抬升槽105b-5挤压第二弹簧105b-7向上移动，并带动重合扇叶组件105c-c整体旋转。

参照图9，重合扇叶盘105c-1旋转时将使横向导电块105c和L型导电块105d同时向外移动，使两者的连通接头105g之间的距离减小，最终使两组连通接头105g接触连通。当横向导电块105c向外移动时，其一侧最终与第二L型接线块105d-7接触，使线路X2与横向导电块105c连通。当L型导电块105d向外移动时，其一侧的移动导电块105h跟随其移动，通过移动导电块105h上的抬升斜面105i使与其接触的滚轮105d-1的位置沿抬升斜面105i抬升，由于压紧架105d-2中部的铰接柱105d-3的作用，倾斜弧形头105d-4所在的一端将逐渐倾斜，使倾斜弧形头105d-4端头挤压线路X1，使线路X1与第一L型接线块105d-6紧密接触和固定，并且通过与线路X1贴合的弧形止回层105d-5防止线路X1脱落，保证装置的稳定性，此时通电槽105j与第一L型接线块105d-6卡合，最终使微波发生装置104通过线路X2、锁定接通组件105，和线路X1与电源连通，微波发生装置104开始工作。

在需要拆卸时，只需反向转动拧紧头105b-1，L型导电块105d和横向导电块105c将在伸缩柱105e和第一弹簧105f的作用下往中部移动，为上述过程的反向过程，最终实现解除线路X1的固定、解除装置整体间的固定，以及断开电路连接。

整体过程中只需工作人员通过正转和反转拧紧头105b-1便可实现控制微波发生装置104的启停，减小资源浪费，提高利用率，并且可快速固定和拆卸与线路X1连接的电源，便于提高更换电源时的效率，节省维护时间，通过快速固定和解锁微波发生装置104与固定板组件103之间整体的连接，同样保证微波发生装置104的拆卸速度，在抢修时降低经济损失。因此只需正转和反转拧紧头105b-1便可控制微波发生装置的启停、微波发生装置104的整体安装，以及电源线路X1的快速连接。

综上，通过采用在风机叶片内部布置微波发生装置，可在机组不停机的情况下，实时产生微波能量，对风机叶片表面雨水加热，防止在叶片表面形成覆冰，从而到达风机叶片防凝冻结冰。进而从风机叶片除冰到防止结冰的技术改变，提升风机防凝冻效果，避免凝冻带来的机组出力降低、发电机减少的不良影响。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。