技术领域
[0001] 本
申请涉及
风力发电技术领域，具体而言，本申请涉及一种供电装置、监测系统及风力
发电机组。
背景技术
[0002]
叶片是
风力发电机组的重要结构之一，叶片的运行状态是衡量风力发电机组的运行状态的重要参考指标。通常采用
传感器等监测装置对叶片的运行状态进行采集、识别。但
现有技术缺少为叶片上用电设备提供稳定、有效地供电方式，此外，现有技术中鲜有将传感器等监测装置直接布置于叶片上，监测
精度难以提高。实用新型内容
[0003] 本申请针对现有方式的缺点，提出一种供电装置、监测系统及风力发电机组，用以解决现有技术存在的上述
缺陷中的至少一个技术问题。
[0004] 第一个方面，本申请
实施例提供了一种供电装置，包括：传动机构、供电发电机和储电设备；
[0005] 传动机构包括第一传动件和第二传动件，第一传动件与第二传动件相配合；第一传动件与供电发电机的
转子轴传动连接，第二传动件用于与风力发电机组的
轮毂固连；
[0006] 供电发电机与储电设备电连接，供电发电机和储电设备用于与风力发电机组的叶片固连，储电设备用于与用电设备电连接，用电设备与风力发电机组的叶片固连。
[0007] 第二个方面，本申请实施例提供了一种监测系统，包括：监测装置，和如上述第一个方面提供的供电装置；
[0008] 供电装置的储电设备与监测装置电连接，监测装置用于监测风力发电机组的叶片的实时状态。
[0009] 第三个方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组，包括叶片、轮毂、变桨系统和控制系统，风力发电机组还包括：如上述第二个方面提供的监测系统；
[0010] 变桨系统包括变桨
轴承和变桨驱动机构，变桨轴承的
轴承内圈或
轴承外圈中的一个与轮毂固连，变桨轴承的
轴承内圈或
轴承外圈中的另一个与叶片固连，变桨驱动机构驱动变桨轴承的轴承内圈与轴承外圈相对旋转；
[0011] 监测系统中的供电装置的供电发电机和储电设备都与叶片固连；供电装置的第二传动件与轮毂固连，或，与轮毂固连的变桨轴承的轴承内圈或轴承外圈中的一个，与第二传动件固连；
[0012] 监测系统中的监测装置与叶片固连；监测装置与控制系统通讯连接。
[0013] 本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：
[0014] 1、在叶片内提供了独立的供电装置，该供电装置与叶片内的用电设备形成了闭环用电系统，解放了叶片内设置用电设备的取电束缚，使相关用电设备直接设置于叶片处成为了可能；
[0015] 2、提供的供电装置利用叶片变桨产生的
动能来转化
电能，无需另外增设动力系统，降低了成本；
[0016] 3、提供的监测系统采用前述供电装置，为监测装置提供了充分的用电保障，由于监测装置可以置于叶片上或叶片内，显著提高了对叶片的状态实时监测的精度。
[0017] 本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0018] 本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0019] 图1为本申请实施例提供的一种监测系统装配至风力发电机组的叶片上的结构示意图；
[0020] 图2为图1的左视图；
[0021] 图中，
[0022] 100-供电装置；
[0023] 110-传动机构；111-第一传动件；112-第二传动件；
[0024] 120-供电发电机；130-储电设备；140-
电缆；
[0025] 200-监测装置；210-结
冰监测器；220-
应力监测器；230-雷电记录卡的读取器；240-
信号采集分析发送设备；
[0026] 300-叶片；400-轮毂；
[0027] 510-变桨轴承；511-轴承内圈；512-轴承外圈。
具体实施方式
[0028] 下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
[0029] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0030] 本技术领域技术人员可以理解，除非特意
声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的
说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
[0031] 本申请的
发明人进行研究发现，采用传感器等监测装置对叶片的运行状态进行采集、识别时，将相应的传感器布置于叶片上，是提高监测精度的有效方式。但传感器等监测装置均需要供电才能正常工作，现有的风力发电机组的各种用电设备均是通过电缆从
机舱内取电。由于叶片运行时是相对机舱旋转的，若将传感器等监测装置布置于叶片上，则存在电缆不易固定，或扭缆，或供电线路故障率高等技术缺陷。现有技术缺少为叶片上用电设备提供稳定、有效地供电方式，因此，现有技术中鲜有将传感器等监测装置直接布置于叶片上，监测精度难以提高。
[0032] 本申请提供的供电装置、监测系统及风力发电机组，旨在解决现有技术的如上技术问题。
[0033] 下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
[0034] 本申请实施例提供了一种供电装置100，该供电装置100的结构示意图如图1和图2所示，包括：传动机构110、供电发电机120和储电设备130；
[0035] 传动机构110包括第一传动件111和第二传动件112，第一传动件111与第二传动件112相配合；第一传动件111与供电发电机120的转子轴传动连接，第二传动件112用于与风力发电机组的轮毂400固连；
[0036] 供电发电机120与储电设备130电连接，供电发电机120和储电设备130用于与风力发电机组的叶片300固连，储电设备130用于与用电设备电连接，用电设备与风力发电机组的叶片300固连。
[0037] 在本实施例中，传动机构110的第二传动件112与风力发电机组的轮毂400固连，当风力发电机组的叶片300做变桨运动，即叶片300绕其安装轴相对轮毂400旋转时，第二传动件112驱动第一传动件111运动，第一传动件111带动供电发电机120的转子轴旋转，供电发电机120即可实现将动能转化为电能，可用于为设置于叶片300上的用电设备供电。储电设备130可将供电发电机120转化的电能储存起来，储存的电能可作为叶片300停止变桨时期的供电，增加供电装置100在叶片300的非变桨运动时期的供电能力。
[0038] 可选地，如图1所示，供电发电机120与储电设备130之间，储电设备130与用电设备之间，可以采用电缆140连接以实现供电。
[0039] 可选地，在叶片内安装供电发电机120处预留有供人员通过的空间。由于叶片中的用电设备功率一般不会很大，例如用电设备可以包括用于监测叶片的实施状态的监测装置200，供电发电机120适用小功率发电机，供电发电机120的重量可选择成年人能搬动的重量，如60KG(千克)左右。在叶片中安装了供电发电机120后，维护和安装人员能够绕过或跨过供电发电机120，到叶片内部其他区域进行维护工作。
[0040] 可选地，储电设备130为
蓄电池，其充电控制逻辑可以是：当风力发电机组运行后，叶片300在运行过程中，会出现变桨状态，当叶片300开始变桨时，开始判断
蓄电池的电量L，当蓄电池电量L大于或等于设定
阈值N时，供电发电机120处于待机状态，不发电(不带负载)，当蓄电池电量L小于设定阈值N时，供电发电机120开始工作，通过回转
支撑的转动，带动供电发电机120的第一传动件111转动，使供电发电机120发电，供电发电机120发出的电能传递给蓄电池进行储能，当蓄电池的电量达到100％或其他的设定值时，供电发电机120停止工作，处于待机状态(即不带负载)。
[0041] 采用本实施例提供的供电装置100，即在叶片300内提供了独立的供电装置100，该供电装置100与叶片300内的用电设备形成了闭环用电系统，解放了叶片300内设置用电设备的取电束缚，使相关用电设备直接设置于叶片300处成为了可能；
[0042] 采用本实施例提供的供电装置100，利用叶片300变桨产生的动能来转化电能，无需另外增设动力系统，控制了成本。
[0043] 本申请的发明人考虑到，第一传动件111与第二传动件112需要相互配合，以实现叶片300变桨时对供电发电机120的转子轴的驱动。为此，本申请为第一传动件111与第二传动件112的配合方式提供如下一种可能的实现方式：
[0044] 本申请实施例的第一传动件111包括被动滚轮，第二传动件112具有摩擦面，摩擦面与被动滚轮构成
摩擦副。
[0045] 在本实施例中，第一传动件111与第二传动件112之间采用摩擦配合，成本低、相关组件质地轻，并能实现叶片300变桨时的动能传递。
[0046] 可选地，第二传动件112可以是固定安装于风力发电机组的轮毂400上的具有摩擦面的传动件；第二传动件112也可以是轮毂400的一部分，即在轮毂400的与第一传动件111的配合处经加工形成的摩擦面。
[0047] 可选地，第一传动件111与供电发电机120的转子轴传动连接，可以是第一传动件111与供电发电机120的转子轴同轴连接。
[0048] 本申请的发明人考虑到，在实际安装中，可能受到安装空间的限制，或第一传动件111与第二传动件112的尺寸限制等影响，第一传动件111难以与供电发电机120的转子轴同轴连接。为此，本申请为第一传动件111与供电发电机120的转子轴传动连接提供如下一种可能的实现方式：
[0049] 本申请实施例的第一传动件111还包括传动滚轮，传动滚轮与被动滚轮同轴固连；
[0050] 供电发电机120的转子轴上具有从动轮，从动轮与传动滚轮之间为带传动连接。
[0051] 本实施例为第一传动件111与供电发电机120的转子轴之间提供了带传动连接结构，将第一传动件111获得的动能通过传动带传递给供电发电机120的转子轴，在传动带的帮助下，第一传动件111不用与供电发电机120的转子轴同轴连接，提高了第一传动件111与供电发电机120
位置关系的灵活性。
[0052] 本申请还为第一传动件111与供电发电机120的转子轴传动连接提供如下另一种可能的实现方式：
[0053] 本申请实施例的第一传动件111还包括传动
齿轮，传动齿轮与被动滚轮同轴固连；
[0054] 供电发电机120的转子轴上具有从动齿轮，从动齿轮与传动齿轮之间为链传动连接。
[0055] 本实施例为第一传动件111与供电发电机120的转子轴之间提供了链传动连接结构，将第一传动件111获得的动能通过传动链传递给供电发电机120的转子轴，在传动链的帮助下，第一传动件111不用与供电发电机120的转子轴同轴连接，提高了第一传动件111与供电发电机120位置关系的灵活性。
[0056] 本申请的发明人考虑到，第一传动件111与第二传动件112需要相互配合，以实现叶片300变桨时对供电发电机120的转子轴的驱动。为此，本申请为第一传动件111与第二传动件112的配合方式提供如下另提供如下一种可能的实现方式：
[0057] 本申请实施例的第一传动件111为被动齿轮，第二传动件112为齿圈，被动齿轮与齿圈相
啮合。
[0058] 在本实施例中，第一传动件111与第二传动件112之间采用齿轮啮合，配合稳定不打滑、动能损失少，并能实现叶片300变桨时的动能传递。
[0059] 可选地，第二传动件112可根据叶片300变桨运动的行程而适应性地选用齿弧(即完整齿圈的一部分，非整圆)，以减少用料，降低成本。
[0060] 基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种监测系统，如图1所示，该监测系统包括：监测装置200，和如上述实施例提供的任一项的供电装置100；
[0061] 供电装置100的储电设备130与监测装置200电连接，监测装置200用于监测风力发电机组的叶片300的实时状态。
[0062] 本实施例提供的监测系统采用前述实施例提供的供电装置100，为监测系统中的监测装置200提供了充分的用电保障，监测装置200可以置于叶片300上或叶片300内，显著提高了对叶片300的状态实时监测的精度。
[0063] 本申请的发明人考虑到，监测系统中的监测装置200需要对叶片300的状态实时监测。为此，本申请为监测装置200提供如下一种可能的实现方式：
[0064] 本申请实施例的监测装置200包括结冰监测器210、应力监测器220和雷电记录卡的读取器230中的至少一种；
[0065] 储电设备130分别与结冰监测器210、应力监测器220和雷电记录卡的读取器230电连接。
[0066] 如叶片可安装结冰传感器，当叶片结冰时，可以将结冰信息传递给主控，调整风机的运行状态；如叶片可以安装应力检测传感器，实时监控叶片的应力状态，从而判断叶片的性能、运行状态等叶片受力、
变形等信息；如可以安装雷电记录卡的读取设备，读取叶片的
雷击状态，从而为叶片的和整机的防雷性能作出判断，并为叶片和整机的防雷检查给出提示。
[0067] 结冰监测器210，根据检测机理可分为：光学式结冰监测器、电学式结冰监测器、机械式结冰监测器等。光学式结冰监测器根据冰、
水与空气的光学性质的不同检测结冰。例如型号为AHB-31的结冰监测器。
[0068] 应力监测器220，具体是通过应变片测量应力变化。以
电阻型应变片为例，是基于应变效应测量应力变化。导体或
半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值会相应的发生变化，这种现象称为应变效应。
[0069] 雷
电流记录卡为一种可记录雷电流峰值的磁卡，当叶片中安装有磁卡的导雷索或引下线等引流
导线上有雷电流经过时，雷电流记录卡能迅速记录雷击的电流峰值。如果引流导线经过多次雷击，雷电流记录卡可以记录多次雷击中最大的一次电流峰值。雷电记录卡的读取器230读取雷电流记录卡中记录的信息，即可实现读取叶片的雷击状态。
[0070] 为监测装置200的结冰监测器210、应力监测器220和雷电记录卡的读取器230、以及下文提供的信号采集分析发送设备240等供电时，可以将储电设备130分别与结冰监测器210、应力监测器220、雷电记录卡的读取器230、以及信号采集分析发送设备240中的每个电连接，即监测装置200中的每个设备可以分别采用独立的供电电缆，进而可以选择不同规格的电缆以适配各设备的用电需求。
[0071] 在上述实施例的
基础上，可选地，供电装置100还包括
变频器，储电设备130与变频器电连接，变频器分别与结冰监测器210、应力监测器220和雷电记录卡的读取器230电连接；电连接包括电导线连接。
[0072] 即，在储电设备130的输出端电连接一个变频器，变频器的输出端分别与监测装置200中的每个设备电连接。变频器可通过内部的IGBT(Insulated Gate Bipolar
Transistor，绝缘栅双极型晶体管)的开断来调整输出电源的
电压和
频率，根据各设备的实际需要来提供所对应的
电源电压，进而达到节能、调速的目的。
[0073] 本申请的发明人考虑到，由上述各检测装置监测到的叶片300状态参数，需要进行一定的
整理分析，或是将叶片300的状态参数向下一环节发送。为此，本申请为监测装置200提供如下一种可能的实现方式：
[0074] 如图1所示，本申请实施例的监测装置200还包括：信号采集分析发送设备240；
[0075] 信号采集分析发送设备240与结冰监测器210、应力监测器220和雷电记录卡的读取器230中的至少一种为第一通讯连接，第一通讯连接包括有线通讯连接或无线通讯连接；
[0076] 信号采集分析发送设备240还与风力发电机组的控制系统或地面的控制室为第二通讯连接，第二通讯连接包括无线通讯连接。
[0077] 本实施例采用信号采集分析发送设备240，可对各检测器采集到的叶片300状态参数进行收集，可以通过内嵌式系统对相关参数进行整理或分析，还可以将原始数据或分析后的数据打包，发送到下一环节，例如风力发电机组的控制系统，或地面的控制室等。
[0078] 有线通讯连接可以采用
数据总线连接，数据总线是指计算机组件间规范化的交换数据(data)的方式，即以一种通用的方式为监测装置200中的各设备提供数据传送和控制逻辑。
[0079] 无线通讯连接也可以采
用例如WIFI等无线通讯方式。
[0080] 信号采集分析发送设备240可以采用DXS-100。便携轻便的
数据采集器/图形记录仪，可以接收前述结冰监测器210、应力监测器220和雷电记录卡的读取器230中的至少一种监测信号，然后可以通过连接彩色屏幕，使用户可以直观地查看捕获的监测数据。还可以连接
存储器，将各监测信号保存到仪器内存或外部USB存储器里，以实现再现捕获的监测数据。另，可通过标准的PC(个人电脑)USB(Universal Serial Bus，通用
串行总线)
接口实现
软件控制。
[0081] 基于同一发明构思，本申请实施例提供的一种风力发电机组，如图1所示，包括：叶片300、轮毂400、变桨系统和控制系统，风力发电机组还包括：如上述实施例提供的任一项的监测系统；
[0082] 变桨系统包括变桨轴承510和变桨驱动机构，变桨轴承510的轴承内圈511或轴承外圈512中的一个与轮毂400固连，变桨轴承510的轴承内圈511或轴承外圈512中的另一个与叶片300固连，变桨驱动机构驱动变桨轴承510的轴承内圈511与轴承外圈512相对旋转；
[0083] 监测系统中的供电装置100的供电发电机120和储电设备130都与叶片300固连；供电装置100的第二传动件112与轮毂400固连，或，与轮毂400固连的变桨轴承510的轴承内圈511或轴承外圈512中的一个，与第二传动件112固连；
[0084] 监测系统中的监测装置200与叶片300固连；监测装置200与控制系统为有线通讯连接或无线通讯连接。
[0085] 本实施例提供的风力发电机组，采用前述实施例提供的供电装置100，即在叶片300内提供了独立的供电装置100，该供电装置100与叶片300内的检测装置形成了闭环用电系统，为监测系统中的监测装置200提供了充分的用电保障，解放了叶片300内设置用电设备的取电束缚，使监测装置200可以置于叶片300上或叶片300内，显著提高了对叶片300的状态实时监测的精度。而且供电装置100利用叶片300变桨产生的动能来转化电能，无需另外增设动力系统，控制了成本。
[0086] 可选地，本申请实施例的监测装置200与控制系统采用无线通讯连接，相比于有线通讯连接，无线通讯连接避免了繁琐的布线，使整个风力发电机组更为整洁。
[0087] 应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
[0088] 1、在叶片300内提供了独立的供电装置100，该供电装置100与叶片300内的用电设备形成了闭环用电系统，解放了叶片300内设置用电设备的取电束缚，使相关用电设备直接设置于叶片300处成为了可能；
[0089] 2、提供的供电装置100利用叶片300变桨产生的动能来转化电能，无需另外增设动力系统，控制了成本；
[0090] 3、提供的监测系统采用前述供电装置100，为监测装置200提供了充分的用电保障，监测装置200可以置于叶片300上或叶片300内，显著提高了对叶片300的状态实时监测的精度。
[0091] 本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
[0092] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0093] 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0094] 在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0095] 在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0096] 以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
