低风速下使用的风力发电机
阅读：235发布：2023-02-13
专利汇可以提供低风速下使用的风力发电机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种螺旋操作的 水 平轴 风 力 发 电机 ，其可在低风速时使用，其设有主旋翼，主旋翼设有三 块 桨叶(1)；第四块都是以螺旋操作的额外桨叶(2)设置于其中两块相连的桨叶(1)之间的空间中，并且相对第三块桨叶(1)朝相反方向设置；额外桨叶(2)的长度较桨叶(1)长；额外桨叶(2)不是永久地与 风力 发电机连接，而是在低风速时可选地与风力发电机系统连接，启动风力发电机和提高 能量 生产。额外桨叶(2)设有朝相反方向设置的重量 平衡块 (15)来平衡产生的力；额外桨叶(2)在与主旋翼平衡的一个面上旋转。额外桨叶(2)理想地在待用状态或风力发电机在低风速操作时实现连接，而在操作状态下的额定功率时实现脱离。拆卸额外桨叶(2)后，额外桨叶(2)处于垂直 位置 ，保持不动地紧贴着塔(3)。，下面是低风速下使用的风力发电机专利的具体信息内容。
1.具有水平轴和螺旋操作的风力发电机系统，其具有两种独立的旋翼，其中一种已知和主要的旋翼设有三块对称设置的已知桨叶(1)，已知桨叶(1)永久地固定于旋转轴(4)和发电机上；另一种旋翼是第四块都是以螺旋操作的额外桨叶(2)；额外桨叶(2)较三块已知桨叶(1)长；所述具有水平轴和螺旋操作的风力发电机系统的特征在于：额外桨叶(2)可连接设有所述三块已知桨叶(1)的旋翼，也可从所述三块已知桨叶(1)的旋翼中拆卸出来；额外桨叶(2)在其连接状态时与旋转轴(4)和发电机连接，在其拆卸状态时从旋转轴(4)和发电机中拆卸出来；额外桨叶(2)在其连接状态时设置于其中两块相连的已知桨叶(1)之间的空间中，并且相对第三块已知桨叶(1)朝相反方向设置；额外桨叶(2)在其连接状态时的旋转速度与设有三块已知桨叶(1)的旋翼的旋转速度相同，并且与设有三块已知桨叶(1)的旋翼在相互平行的面上朝相同方向与旋转轴(4)同轴地旋转；额外桨叶(2)在其拆卸状态时维持在待用位置；额外桨叶(2)处于待用位置时，其停止旋转，并且总是于塔(3)的前面朝风向垂直定位。
2.根据权利要求1所述具有水平轴和螺旋操作的风力发电机系统，其特征在于：额外桨叶(2)设有朝相反方向设置的重力平衡块(15)。
3.根据权利要求2所述具有水平轴和螺旋操作的风力发电机系统，其特征在于：重力平衡块(15)设有伸缩系统(16)，或齿条和齿轮。
4.根据权利要求1所述具有水平轴和螺旋操作的风力发电机系统，其特征在于：额外桨叶(2)设有主动桨距控制系统或被动失速控制系统或其组合。
5.根据权利要求1所述具有水平轴和螺旋操作的风力发电机系统，其特征在于：额外桨叶(2)的轮毂/套(13)设有一对活塞/螺栓(10)；两个活塞/螺栓(10)都位于贯穿旋转轴(4)的同一平面上，平行于旋转轴(4)移动，并且通过两径向臂部(14)与旋转轴(4)连接和分离；
两臂部(14)朝相互相反的方向延伸，垂直于旋转轴(4)坚固地设置，并且沿其中一块已知桨叶(1)垂直排列，把旋转扭力传送至旋转轴(4)。
6.根据权利要求1所述具有水平轴和螺旋操作的风力发电机系统，其特征在于：额外桨叶(2)设有独立制动系统。
7.根据权利要求1-6任一所述具有水平轴和螺旋操作的风力发电机系统，其特征在于：
额外桨叶(2)通过轮毂/套(13)和一排轴承(12)被旋转定位；所述一排轴承(12)位于绕着旋转轴(4)的机舱(8)的中空圆柱形凸件(11)之中。
8.根据权利要求1-6任一所述具有水平轴和螺旋操作的风力发电机系统，其特征在于：
额外桨叶(2)通过轮毂/套(13)和一排轴承(12)被旋转定位和直接地支承于旋转轴(4)上。
9.根据权利要求1所述具有水平轴和螺旋操作的风力发电机系统，其特征在于：额外桨叶(2)设有气动齿状边缘元件，其设置在气流脱离边缘。
10.根据权利要求1所述具有水平轴和螺旋操作的风力发电机系统，其特征在于：所述风力发电机系统设有两部独立的发电机；一部较小型的发电机用作启动，和另一部较大的发电机用作额定功率时的操作。
11.根据权利要求1所述具有水平轴和螺旋操作的风力发电机系统，其特征在于：额外桨叶(2)外凸面上设有多个垂直短小的气动凸出物。
12.根据权利要求1所述具有水平轴和螺旋操作的风力发电机系统，其特征在于：额外桨叶(2)通过电磁连接与风力发电机系统连接和断开。
13.根据权利要求1所述具有水平轴和螺旋操作的风力发电机系统，其特征在于：额外桨叶(2)的结构使其在高风速作用下自动接受被动扭曲和弯曲，并且同时改变桨距角和直径。
低风速下使用的风力发电机
技术领域
背景技术
[0002] 风力发电和太阳光电是可再生能源系统中最重要的产能技术。它们涉及机电之间的能量转换系统，其中涡轮驱动发电机。已知的是，风力发电机的能量输出N与旋翼表面面积A所承受之风速V的三次方成正比：N＝f(V3＊A)，从而也与旋翼直径的二次方成正比：D∶N3＊ 2 2
＝f(V D)，因为A＝πD/4。
＝f(V D)，因为A＝πD/4。
[0003] 当风力发电机(W/T)的能量输出N克服了启动损耗(轴、齿轮箱和发电机等的摩擦力)，增加至一数值NC，风力发电机便开始旋转启动和产生能量。所述数值NC对应通常是≥3.5-4.5m/秒的启动风速(切入风速)VC。
[0004] 因此，在低风速V≤VC时，风的能量没有被使用。但超过该速度(V≥VC)时，能量输出相对于风速以倍数增加，直至能量输出首次达到风力发电机(W/T)的额定功率No。所述额定功率No对应于额定输出速度VR，也对应于功率因子CP的最大值。
[0005] 由此风速值(V≥VR)开始，风力发电机由于操作上和稳定性的原因，其能量输出保持大致上恒定，多出的潜在风能未被使用。当风速超出安全线，即切出风速VF(20-30m/秒)，基于安全考虑，风力发电机会完全停止操作。
[0006] 显而易见，在现有技术中，风力发电机主要的缺点在于低风速(≤3.5-4.5m/秒)时无法操作(不转动)，结果是：a)它们只能设置在风速高但偏远而且人烟罕至的地区，远离能源消耗的核心地区，从而需要庞大的能量运输网络；b)低地、低海拔地区或甚至一整片田野都因为低风速而不能设置风力发电机，但这些地区的电力消耗一般都较大；c)现有的风力发电机全年的操作时数不多，效能低，增加了每单位能量的成本，使大部分投资都没钱赚。
[0007] 根据统计，低风速(≤3.5-4.5m/秒)出现的频率较高风速高，因此，使用低风速产能成为科研领域一个重要的课题和其中一个艰巨的挑战。
[0008] 增大旋翼直径D可以推高产能。这个看似正确的解决办法确实能增加产能，但会造成其它问题，例如增加了旋翼上的风力压力(阻力)，这样就必须大幅增强风力发电机所有部件的强度，例如地基、基座、风塔、轴、齿轮箱和发电机，也需增强风力发电机整体的支撑系统强度和能量转换系统的强度，而且增大的旋翼也会令成本增加。
[0009] 旋翼的成本有两方面要注意：a)它是风力发电机系统中最重要的成本参数；b)增大旋翼直径D会令成本以倍数上升，从而影响整体安装成本。因此，大幅增大直径D也会同时大幅增加成本，但收益却不成正比。
[0010] 只有在低风速环境下，现有大小的旋翼和风力发电机无法克服启动损耗时，仅仅通过增加旋翼直径D才肯定对产能有利。相反，在高风速时，增大直径无助于增加系统的产能，因为风力发电机在高风速时的操作已受到某种限制(“主动桨距控制”或“被动失速控制”)，浪费了剩余的风能。
[0011] 西门子(Siemens)公司通过设置一种气动弹性旋翼(气动弹性效果)，增加旋翼直径D，尝试解决上述问题以及在低风速时增加产能。美国专利号00H002057H也造了该尝试。这种旋翼的直径与现有产生相同额定功率的旋翼比较，直径稍大。在高风速的环境下，风压(阻力)会使桨叶自动扭曲和弯曲。
[0012] 用风力扭曲桨叶可以改变击打角度(角度设定和限制能量输出)，用风力弯曲会减少旋翼的扫风面积，这样限制了在一般使用情况下能量输出的增幅，减少所施加的压力(阻力)增幅，从而需要扩大整个风力发电机系统的体积。
[0013] 这种方法的缺点在于：a)为使桨叶有效地操作，桨叶在生产和运输时都必须确保绝对无缝，不能有任何中间连接位，但这样的桨叶几乎只能够离岸安装(而且需要特别的车辆或船来运送)，无法运送到偏僻地区或山顶等风力发电机较常安装的地区；b)相对于现有的直径，旋翼直径的增幅不能超过7-8％，因此相应增加的能量输出也是有限的；c)桨叶的敏感度和耐用性取决于很多而且不确定的因素(多种物料的混合使用，以至根据特定角度和厚度逐阶段和逐层接合等等，但全部都很可能失败告终)，无法轻易划一品质；d)桨叶承受持续、动态，而且同时弯曲和扭曲的力，与现有风力发电系统相对坚固的桨叶比较，会产生复杂的物料疲劳问题；e)系统的操作状态绝非线性的，桨叶的复杂结构必须连系并且看来是跟随着不断转变的流动场，这样需要很严谨的技术知识和研发全新和复杂的“工具”。
[0014] 其它技术方案会设置两个或以上的发电机，其中一个的功率比风力发电机的额定功率小很多，另一个的功率比风力发电机的额定功率大少许，它们依次连接系统，从而使低风速下的启动损耗减至最低(功率小很多的发电机)，在高风速下增强效率至负荷顶点(功率大少许的发电机)。
发明内容
[0015] 本发明涉及一种使用螺旋桨的水平轴风力发电机，其包括基本和已知的螺旋桨旋翼支座：包括一般是三块的已知桨叶、旋翼轮毂、风力发电塔、内有机械结构的机舱、旋转轴、齿轮箱、发电机、制动器和安全系统等等。第四块螺旋运动的额外桨叶设置于其中两块相连的已知桨叶之间的空间，而且相对于第三块已知桨叶朝相反方向设置。第四块额外桨叶较三块已知桨叶长。
[0016] 额外桨叶和已知桨叶不同之处也在于额外桨叶不总是连接风力发电机，而是只在低风速时才可选地与风力发电机系统连接，从而增加功率输出和增加能量年产量。额外桨叶是单一和独立的，其设有朝额外桨叶相反方向设置的重量平衡块，作用是a)平衡操作(已连接)阶段产生的力，实现静态和动态平衡；和b)把额外桨叶驱动和稳定至塔前面的待用位置(分离)。
[0017] 额外桨叶优选地安装于中空圆柱体的外表面，与主旋翼的旋转轴同轴设置，并且在平行于主旋翼的一个面上优选地在主旋翼后面绕着旋转轴旋转。
[0018] 优选地，额外桨叶在风力发电机的待用状态或低风速操作环境下连接至系统，而明显地，拆卸额外桨叶可以在风力发电机运行的状态下而且是在额定功率输出时进行。在拆卸和待用位置时，额外桨叶都保持垂直，紧贴着塔和整个被塔所覆盖，以免产生任何额外抗力(阻力)。
[0019] 额外桨叶优选地设有功率控制和优化系统，优选基于：a)桨叶叶剖面方向(桨距角/击打角度)相对风向的持续变化(“主动桨距控制”)，或b)更简单地，气流脱离的被动系统(“被动失速控制”)，其中桨叶固定和永久地被扭曲；或c)上述a和b的组合。
[0020] 在另一种实施方式中，风力发电机系统可以设有两部独立的发电机：一部很小型的发电机，是现有发电机大小的约50％，用作启动；另一部发电机是现有发电机大小的约120％，在操作状态使用。两部发电机依次连接至系统。
[0022] 图1示出本发明的风力发电机，其中设有额外桨叶。
[0023] 图2示出图1的风力发电机的侧视图A。
[0024] 图3也是侧视图A，其中示出安装图1所示之额外桨叶的详细结构。
[0025] 图3a是图1的截面A-A，其中示出把额外桨叶安装至风力发电机旋转轴的另一种安装结构。
[0026] 图4是风力发电机旋转轴的截面B-B，其中示出把额外桨叶连接至系统的详细结构。
[0027] 图4a的截面图示出把额外桨叶接连接至风力发电机旋转轴的另一种方式。
[0028] 图5示出可设有额外桨叶的已知风力发电机其功率-风速的功率曲线，两者都设有功率控制系统(主动桨距控制)。
[0029] 图6示出可设有额外桨叶的已知风力发电机其功率-风速的功率曲线，两者都设有被动功率控制系统(被动失速控制)。
具体实施方式
[0030] 已知的风力发电机不会在低风速时旋转：即速度V≤VC时，更具体地，是速度为3.5-4.5m/秒时，其中VC指的是“切入风速”，即启动时的风速。不会在低风速时旋转的原因在于风的旋转扭力需要克服多种启动损耗，这使得大量潜在的风能未被使用。
[0031] 又已知的是，风力发电机的能量输出N与旋翼表面面积A所承受之风速V的三次方成正比：N＝f(V3＊A)，从而也与旋翼直径的二次方成正比：D∶N＝f(V3＊D2)，因为A＝πD2/4。
[0032] 图1-3示出本发明的水平轴风力发电机，其中已知的包括：三块已知桨叶1构成半径R1和直径D1的螺旋桨形、轮毂7、内有机械结构的机舱8、偏转系统9、塔3、旋转轴4、齿轮箱、盘式制动器和发电机等等。本发明的风力发电机设有一全新的额外桨叶2，旋转时构成半径R2和直径D2。
[0033] 额外桨叶2优选绕着机舱8的中空圆柱形凸件11设置和定位，所述中空圆柱形凸件11又环绕着旋转轴4。额外桨叶2的轮毂/套13和轮毂/套13与中空圆柱形凸件11之间的轴承
12也在图中示出。旋转轴4由轴承5旋转支撑。
12也在图中示出。旋转轴4由轴承5旋转支撑。
[0034] 额外桨叶2优选设有用于调控、稳定和使能量输出最优化的系统，其优选基于：a)桨叶叶剖面方向(桨距角/击打角度)相对风向的持续变化(“主动桨距控制”)，或b)更简单地，气流脱离的被动系统(“被动失速控制”)，其中桨叶安装于轮毂/套上固定和被扭曲，其外形从根部至尖端可以形成不同的桨距角；或c)上述a和b的组合。上述额外桨叶2的控制系统相对于已知桨叶1的控制系统独立操作。所述额外桨叶2配合已知桨叶1设置。
[0035] 因此，在很多设置例子中，额外桨叶2的根部都有圆形的截面形状，而且额外桨叶2也可以安装于圆状的凸缘座6中，凸缘座6使得额外桨叶2可以绕其纵轴平滑地旋转，从而持续地改变叶剖面的桨距角和气流脱离的强度等等。
[0036] 图4示出风力发电机的轴的截面B-B，其中也示出必须设置的重量平衡块15，从而使得“桨叶-重量平衡块”系统可以实现静态和动态平衡。系统中的额外桨叶2优选在风力发电机待用状态或低风速时进行连接，使得额外桨叶2优选处于待用状态，并且沿着塔3垂直连接安装。
[0037] 在拆卸分离时，额外桨叶2也是处于此待用并且沿着塔3垂直连接安装的状态，使得其不会受风力影响，避免引至旋转扭力或风压造成额外的阻力，令整座风力发电机系统超出负荷。
[0038] 额外桨叶2的垂直位置优选是通过把重量平衡块15移向旋转中心和移向额外桨叶2的旋转轴4和轮毂/套13而实现。这种移动(伸缩系统16的收缩)也可以优选地通过关闭伸缩系统16的液压机构来实现。此外，上述步骤也可以通过设有齿条和齿轮的机动齿轮组(图中未示)来实现，其改变“额外桨叶2-重量平衡块15”系统的平衡状态，使重力中心由风力发电机的旋转轴4转移至额外桨叶2。
[0039] 藉由此重力中心的转移，额外桨叶2如摆动渐渐慢下来的钟摆，然后最终停于沿着塔3的垂直位置。以下因素促进此动作的实现：a)通过“主动桨距控制”(如有的话)使额外桨叶2相对于风向恰当地定位(桨距角)；和b)独立的制动系统。
[0040] 连接也可以通过一机电旋转装置实现，不过接接可以更轻易地通过以下步骤实现：额外桨叶的轮毂/套13的左右两侧的外表面(外围)设有一对平行和优选为液压的活塞/螺栓10。两个活塞/螺栓10都位于贯穿旋转轴4的平面上。
[0041] 启动液压系统后，活塞/螺栓10在旋转轴4的左右两边(从旋转轴4的左右两边)朝已知桨叶1的主旋翼移动。额外桨叶2和主旋翼之间设有两个径向的臂部14，两臂部14向相反方向设置，并且互相紧接。两臂部14也通过楔子14b与旋转轴紧接。
[0042] 风力发电机的主旋翼和额外桨叶2的旋转方向相同。由于额外桨叶2的直径较大，而且因为“神庙式圆形单桨叶(monopteros-single blade)”的一贯特性，额外桨叶2比主旋翼的旋转速度快。因此，启动时凸出来的活塞/螺栓10总是接触和压向两臂部14的内凹表面14a上的同一点，把旋转扭力向与系统相同的方向传送。
[0043] 显而易见的是，若一条假想连接两臂部14的直径沿着其中一已知桨叶1垂直固定，则额外桨叶2便总能自动和对称连接于其余两块已知桨叶1之间的空间中。
[0044] 额外桨叶2的拆卸是在风力发电机仍然操作时进行的。停用液压活塞/螺栓10时活塞/螺栓10向后退，两臂部14不把扭力传送至旋转轴4，同时重量平衡块15的液压伸缩系统16也停用和缩回，因此干扰“额外桨叶2-重量平衡块15”的重力中心，额外桨叶2如钟摆般摆动然后渐渐稳定至垂直于塔3前的位置。
[0045] 这个步骤的实现有赖于使用“主动桨距控制”(如有的话)使额外桨叶2的叶剖面桨距角相对于风向恰当地定位，或有赖于独立的机电制动系统。
[0046] 图4a的截面图示出另一种直接支撑额外桨叶2于风力发电机的旋转轴4上的结构，其中示出使用活塞/螺栓10和臂部14操作的连接-拆卸系统的细节。
[0047] 图5示出图1-3的风力发电机其功率-风速的功率曲线图。由于图中所示的能量输出强度没有单位表示，所以输出强度的定量表示为相对于额定输出强度的百分比。
[0048] 曲线(N)(或N/N1，其表示为额定功率N1的百分比)表示根据某套风力数据在某一地区设置的一般大小的已知风力发电机，其中已知风力发电机设有三块已知桨叶1，直径是D1。风力发电机本身设有调控功率的系统，其通过改变桨距角实现“桨距控制”，而额外桨叶2仍未连接至风力发电机系统。
[0049] 曲线因此形成为已知的简易形式，即直线A1C1和C1CF1；风力发电机于A1点开始旋转和操作。启动点A1对应于相对高的风速，即“切入风速”VC1(3.5-4.5m/秒)，因为它必须克服对应尺寸的额定功率为N1的已知风力发电机所产生的启动损失。
[0050] 在对应风速VR1(已知风力发电机其额定功率的额定输出风速)的转换点C1时，控制和保护系统，即“主动桨距控制”，会把额定功率输出N1保持恒定，直至对应CF1的最大“切出风速”VF时才中断，这是因为基于安全保护理由，风力发电机会关闭。
[0051] 连接直径D2大很多的额外桨叶2后，新的功率曲线(N2)(显示为虚线)形成，并且很合理地获得更高的额定功率输出N2(或N2/N1，即作为基本主要风力发电机的额定功率N1的一个百分比)。
[0052] 可见的是，已知风力发电机系统的结构和功能部件在此情况下无需加固，表示不需要因应更大的直径D2而把部件升级。在此情况下，额外桨叶2也独立地设有改变和调节桨距角的系统(“主动桨距控制”)。
[0053] 连接额外桨叶2可知：a)新的风力发电系统(新的额定功率N2，或N2/N1)以虚线示出的新功率输出有显着提升；b)在显着较低的风速VC2(VC2＜VC1＝3.5-4.5m/秒)时已经开始旋转；c)功率-风速的上升显示为显着更斜的坡度(倍数级上升)；和d)目标的年产量显着上升。除了是因为更大的直径D2带来的明显好处外，也是基于其它很多原因：
[0054] 在设有(较小)直径D1(换言之，较轻)的已知风力发电机系统中连接额外桨叶2，额外桨叶2传送肯定较强的扭力，使旋转可以在点A2时已经开始，这表示“切入风速”VC2低很多(VC2＜VC1)。
[0055] 上述特征是明显的，因为：a)风力发电机的部件如齿轮箱和发电机等等都没有特别加强加固，因此启动损失也能维持低水平；b)额外桨叶2拥有独立的调控系统调控桨距角，即“主动桨距控制”，“主动桨距控制”在连接额外桨叶2一开始时已经启动，使得额外桨叶2对应系统增强的扭力调节至合适的桨距角。
[0056] 新的功率曲线N2(或N2/N1)坡度显然更斜，表示倍数级的上升，这是因为基于旋翼直径D1的已知(更轻)设置前提下，若依据新的数据(直径D2)，结构是较轻的。一般来说，新的功率曲线有自己的独立路线，简言之，即线A2A3C2-C2CF2。
[0057] 不过，在实际情况下，基于安全保障原因，功率输出不能超过已知风力发电机的额定功率N1(或N1/N1)，这是因为其作为前提的已知(更轻)设置。
[0058] 基于此原因，在点A3，当新的功率曲线N2与基本曲线N1(或N1/N1)的额定功率会合交叉会合时，额外桨叶2独立的“主动桨距控制”系统会使新的功率输出保持恒定于N1水平，因此最高的功率输出会被限制至等于额定功率N1，而新曲线的走向会沿着已知风力发电机的线A3C1(大致上为直线)。到达点C1后，便不再需要额外桨叶2，额外桨叶2因此会被拆卸，因为此时已经开始了通过已知风力发电机的额定功率N1来产能。
[0059] 点A3相应于风速VRA，风速VRA明显低于点C1的风速VR1(额定输出风速)。点A3时开始使用额定功率产能，并且同时基于安全操作原因，限制已知风力发电机的功率输出。因此，新的风力发电机系统更早(点A3)达到额定功率N1而且切入风速较低，从而确保更高的年产量。
[0060] 图6示出的也是图1-3的风力发电机的功率曲线，其中示出有和没有设置额外桨叶2两种情况，其中额外桨叶2安装有“被动失速控制”系统。可以作出被动功率调控的额外桨叶2是本发明更简单和更便宜的实施方式，其理想地配合同样设有这种简易调控技术(“失速控制”)的已知风力发电机。
[0061] 图中的功率输出值同样是没有单位表示，所以其定量表示为额定输出的一个百分比。实心曲线表示图1-3所示的风力发电机，但不连接额外桨叶2。
[0062] 显而易见的是，连接了额外桨叶2之后，新的功率曲线N22(虚线和新额定功率N22/N1)坡度明显更斜，表示倍数级的上升，情况与图5的曲线N2类似。虽然在本示例中额外桨叶2不设置“主动桨距控制”系统，但“被动失速控制”系统也是同样有效的。
[0063] 新风力发电机系统中的功率曲线于点A22开始，即从较低的切入风速开始(其明显低于对应的点A1的风速VC1)，并且形成独立的走向，简而之，即沿线A22A32的路径，并且可达到明显较已知的额定功率N1高的额定功率N22。
[0064] 不过，实际上，基于已知风力发电机的安全性和稳定性，功率不能超出功率输出N1(或N1/N1)许多，这是因为作为前提的已知(更轻)设置。因此，从点A32开始，功率输出会稍微超过N1，而额外桨叶2会在正要到达点C1时从风力发电机系统上拆卸下来。从点C1开始，便会开始使用额定功率生产，同时已知桨叶1的控制系统会限制已知风力发电机的功率。
[0065] 在转换点A32之后功率输出稍微上升然后再下降(曲线A32C1)是设有“被动失速控制”来调控功率的风力发电机系统的普遍特征。与“主动桨距控制”的系统不同的是，在“主动桨距控制”时额定功率可持续调控和保持恒定。
[0066] 此外，采用比已知发电机强10-20％的发电机可以在点A32至点C1之间的过渡阶段带来很大的好处，而且大体上不会对整体成本构成负担。
[0067] 因此，新的风力发电机系统更早(点A32而非点C1)达到额定功率N1而且切入风速较低，从而确保更高的年产量。
[0068] “切出风速”VF在所有方案和图5-6所示的功率输出曲线N1、N2和N22中都是一样的，因此在全部情况下构成相同的操作限制。
[0069] 根据某给定的风能来比较上述图5-6中的功率曲线N1、N2和N22，对应上述功率输出的能量总年产量P1、P2和P22按次序排列为P1＜P22＜P2，其中P2为最大，其对应于额外桨叶2设有“主动桨距控制”的情况。P2为最大的原因是系统的控制程序是持续的，目的是提供保护和使效率最优化。
[0070] 尤其是，当区域内的风能水平普遍低下，额外桨叶2的功用便尤其重要。这是因为：a)操作启动的切入风速VC2很低(VC2＜VC1)时，额外桨叶2便几乎全年都会连接至风力发电机，大幅增加产能，快速减少额外投资的摊还时间；b)在不影响风力发电机系统其它结构的前提下，系统中的发电机可以设置为比现有的强至少20％，立即明显地增加年产量；和c)可促进尤其是低地的发展和电力化，因为低地一般来说都最大的能源需求集中地。
[0071] 在风力发电机的另一种实施方式中，系统可以设有两部独立的发电机：一部很小型的发电机，几乎是现有发电机大小的50％，用作启动；另一部发电机是现有发电机大小的约120％，用作额定功率操作。两部发电机依次连接至系统。使用两部不同的发电机可以增加产量，因为系统中额外桨叶2的操作时间明显更长，而且因为额外桨叶2立即显着地增加对风力发电机的轴的扭力，其也增加了已知风力发电机的额定功率。
[0073] 额外桨叶也可以设有独特的气动齿状边缘元件(襟翼或齿状端叶片)，其设置在气流脱离边缘，或者设有多个短小的气动凸出物，垂直固定于额外桨叶2的外凸面上，以便可选地形成低湍流涡流(涡旋产生器)，延迟气流的脱离和增强驱动力。(图中未示)[0074] 为了保护整个结构，除了设置安全系统外，若干扰电力供应，额外桨叶2会脱离和断掉连接，重量平衡块15的伸缩系统16的液压系统也会关闭，从而使伸缩系统自动缩回，逐渐但快速地停止驱动额外桨叶2，使其停止运转，回到起初垂直的待用状态。
[0075] 在另一种实施方式中，也可以通过其它非常不同的方法和手段来连接风力发电机系统中的额外桨叶2，例如通过电磁连接等等。(图中未示)
[0076] 在另一种实施方式中，现有的旋翼可以只设有两块相反方向的已知桨叶1，使得两块额外桨叶采取以下任一形式：a)两块额外桨叶是独立设置而且彼此相同，并且朝相反方向对齐排列，于连接阶段时在两个平行的面上旋转(如时钟指针)，在拆卸阶段时沿着塔3下垂和彼此平行；或b)永远朝相反方向地彼此连接(作为一整体)。(图中未示)
[0077] 显而易见的是，可以结合上述不同的实施方式组合成更多不同的新实施方式。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 根据温度接通状态监控的能量储存器装置 | 2020-05-13 | 724 |
| 一种基于悬臂状态的建筑机械的能量回收系统 | 2020-05-13 | 791 |
| 能量系统的状态估计 | 2020-05-11 | 518 |
| 用于确定能量源单元状态的方法和装置 | 2020-05-12 | 848 |
| 离网状态下光储微电网的能量管理方法及系统 | 2020-05-12 | 565 |
| 一种电动机工作状态能量分配演示仪 | 2020-05-11 | 457 |
| 根据温度接通状态监控的能量储存器装置 | 2020-05-13 | 543 |
| 一种锂电池能量状态估算方法 | 2020-05-11 | 905 |
| 一种基于能量流的风电机组能效状态诊断方法 | 2020-05-13 | 957 |
| 能量束热作用状态控制方法 | 2020-05-11 | 212 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈