一种前置测风的风力发电系统及控制方法

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别涉及一种前置测风的风力发电系统及控制方法。

背景技术

对于传统风力发电机，一般是在其机舱顶部安装机械式风速风向仪或激光雷达测风仪等测风设备。由于风轮的旋转会不可避免地对其下游造成扰流影响，进而导致机舱顶部的测风设备测得的风速受到强烈干扰，无法为风况信息提供准确参考，风向测量精度同样也受其影响，因此机舱顶部设置的测风设备的测风结果仅可以作为风力发电机组运行的监控变量使用，而无法作为其控制变量来调节机组动作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种前置测风的风力发电系统及控制方法，能够避免风轮旋转对测风带来的影响，从而提高测风精度，进而实现机组利用测风结果进行变桨或偏航的精准控制。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种前置测风的风力发电系统，包括轮毂、导流罩、机舱和前置测风装置；

轮毂上安装有叶片，轮毂通过转轴连接机舱；

轮毂上安装有导流罩；

前置测风装置包括固定座、第一电动伸缩杆和测风仪；固定座安装在轮毂的前端中心；固定座上安装有第一电动伸缩杆；第一电动伸缩杆前端安装有测风仪。

本发明进一步的改进在于：所述测风仪包括风向仪和风速仪。

本发明进一步的改进在于：所述测风仪为激光测风仪。

本发明进一步的改进在于：还包括回转座；回转座安装在第一电动伸缩杆前端；测风仪安装在所述回转座上。

本发明进一步的改进在于：所述回转座通过轴承安装在第一电动伸缩杆前端。

本发明进一步的改进在于：所述第一电动伸缩杆包括固定端和伸缩端；固定端固定在固定座上；伸缩端的前端通过轴承安装有回转座；回转座的下方固定有配重。

本发明进一步的改进在于：导流罩的前端有多个瓣状壳体；所述瓣状壳体由驱动结构驱动能够打开或者闭合。

本发明进一步的改进在于：所述多个瓣状壳体在打开状态时，在导流罩的前部形成一个能够供前置测风装置由导流罩内部伸出至导流罩前端的一个通道。

本发明进一步的改进在于：回转座上安装有电热片。

一种前置测风的风力发电系统的控制方法，包括以下步骤：

第一工况时，控制导流罩前部打开，第一电动伸缩杆伸长，使导流罩内部的前置测风装置由导流罩内部伸出至导流罩前端进行测风，然后控制导流罩前部闭合；

第二工况时，控制导流罩前部打开，第一电动伸缩杆缩短，使导流罩外部的前置测风装置由导流罩外部收回至导流罩内部，然后控制导流罩前部闭合。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明一种前置测风的风力发电系统，通过将测风设备前置，避免了传统风力发电机组风轮旋转对其下游测风的影响，提高了测风精度。

2、本发明一种前置测风的风力发电系统，可以提前感知机组前方风况信息，便于更加精准地变桨或偏航控制，降低机组疲劳载荷。

3、本发明一种前置测风的风力发电系统，前置测风装置能够收缩进入导流罩内，避免极端天气对测风装置的损坏。

4、本发明一种前置测风的风力发电系统，前置测风装置中设有回转块，第一电动伸缩杆随着轮毂旋转时，回转座不会跟随第一电动伸缩杆一起旋转；同时设置配重，使得测风仪一直处于竖直状态，能够稳定精确的测量方向和风速。

5、本发明一种前置测风的风力发电系统，通过设置加热片，可以防止测风仪被冻住，保证测量风向和风速的准确性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种前置测风的风力发电系统中前置测风装置使用状态的示意图；

图2为本发明一种前置测风的风力发电系统中导流罩打开状态示意图；

图3为本发明一种前置测风的风力发电系统中前置测风装置收回导流罩中的示意图；

图4为图3的左视图；

图5为本发明一种前置测风的风力发电系统另一实施例的示意图；

图6为本发明一种前置测风的风力发电系统又一实施例的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

实施例1

请参阅图1至图4所示，本发明提供一种前置测风的风力发电系统，包括轮毂1、导流罩2、机舱3和前置测风装置4。

轮毂1上安装有叶片11，轮毂1通过转轴连接机舱3。

轮毂1上安装有导流罩2。

前置测风装置4包括固定座41、第一电动伸缩杆、回转座44、测风仪和配重46。测风仪包括风向仪45和风速仪47。固定座41安装在轮毂1的前端中心，固定座1上安装有第一电动伸缩杆；第一电动伸缩杆包括固定端42和伸缩端43。固定端42固定在固定座1上。伸缩端43的前端通过轴承安装有回转座44；回转座44的上方固定连接有风向仪45；回转座44的下方固定有风速仪47和配重46。

请参阅图1至图4所示，导流罩2的前端有多个瓣状壳体21；使用前置测风装置4时，瓣状壳体21打开，通过第一电动伸缩杆伸长将前置测风装置4推至导流罩2外部，然后瓣状壳体21闭合。这样，前置测风装置4就可以在导流罩前端进行工作。

本发明提供一种前置测风的风力发电系统工作时，第一电动伸缩杆随着轮毂旋转，回转座44由于通过轴承安装在伸缩端43上，使得其不会跟随伸缩端43一起旋转；由于配重46的作用，使得风向仪45和风速仪47一直处于竖直状态，能够稳定精确的测量风向和风速。

本发明中，测风仪还可以替换为激光测风仪。

实施例2

请参阅图5所示，本实施例2一种前置测风的风力发电系统在实施例1的基础上，在导流罩2的内部设置多个第二电动伸缩杆22。每个瓣状壳体21处设置一个第二电动伸缩杆22，可以通过第二电动伸缩杆22的伸缩，打开或者闭合瓣状壳体21，使得前置测风装置4能够伸出或者回收躲避极端天气的破坏。每个瓣状壳体21的尖端为与伸缩端43相配合的圆弧形，收拢状态刚好围绕形成一个圆形围绕在伸缩端43外周，可以避免气体进入导流罩和机舱内部。

实施例3

请参阅图6所示，本实施例3一种前置测风的风力发电系统在实施例1或2的基础上，在回转座44的外周加装了电热片441，在严寒天气下，可以启动加热片441加热，防止风向仪45和风速仪47被冻住，影响测量风向和风速的准确性。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。