一种基于可调节的无叶片风力发电装置的阵列控制系统的制作方法

本发明涉及无叶片风力发电，尤其涉及一种基于可调节的无叶片风力发电装置的阵列控制系统。

背景技术：

1、传统的叶片式风力发电机将叶片的转动机械能通过电磁感应转变为电能，对风速有很高的要求，通常放置在沿海，海上和其他高风地区，为了得到较高且较平稳风速，最终将风的动能转为电能，而无叶片风力发电的一种方式是通过电磁式风力振动能量采集装置利用自然风场中流体经过圆形截面阻流体产生涡致振动，通过机械振动结构和电磁转换结构，将风能转换为机械能，再将机械能转换为电能。

2、目前传统无叶片风力发电机的捕能件的设计多采用固定的高度值，不能自动调节高度来增大或减少捕能效率，在风速过小时容易导致能量转换效率较低，进而发电效率低下，在风速过大时又容易出现震动剧烈、零件损坏、维修强度高的情况，为此，急需提供一种基于可调节的无叶片风力发电装置的阵列控制系统来解决此问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出一种基于可调节的无叶片风力发电装置的阵列控制系统来解决现有技术中无叶片风力发电机的捕能件不能自动调节高度的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明设计一种基于可调节的无叶片风力发电装置的阵列控制系统，包括：控制模块、风速获取模块、高度调节模块以及若干个阵列设置的捕能装置；所述捕能装置设置有伸缩机构以调节捕能组件的高度；其中，所述风速获取模块用于获取当前风速，并将当前风速数据传递到控制模块；所述控制模块用于根据当前风速判断出捕能组件对应所需的高度，并通过高度调节模块对伸缩机构进行调节，使捕能组件的高度调整至与当前风速所需的高度相对应。

4、进一步，还包括风速高度映射模块，该风速高度映射模块与控制模块相连或直接设置在控制模块内，风速高度映射模块内事先建立一个对照表，使风速与捕能组件的高度相对应；在检测到风速档位变化时，控制模块直接调用风速高度映射模块内的对照表，根据测得的当前风速来调节相应高度。

5、进一步，对于所述对照表中的低档位、中档位和高档位，对应具体不同风速设置有各自档位下的三级子档位，其中，各档位下的三级子档位与风速的映射关系建立具体包括：

6、获取当前风速，根据当前风速所对应的低档位、中档位或高档位，通过伸缩机构使所述捕能组件的高度保持到相应档位的高度处；

7、持续监测当前风速，在风速并未掉出当前档情况下，进入风速子档位与高度子档位之间的映射关系建立过程：

8、按照预设微调间距调整捕能组件的高度，持续监测当前发电装置的发电量，在发电量达到峰值时，确认所述发电量峰值时刻的前后预设时间距离内的风速变化幅度是否小于预设阈值，若小于预设阈值则认定为一轮有效映射关系建立，否则认定为无效进入下一轮映射关系建立过程；其中，根据发电量峰值时刻的风速所对应的调节捕能组件的高度，划分当前档位内的三级子档位。

9、进一步，所述捕能装置包括基座，所述基座的上端安装有摆杆组件，所述摆杆组件的上端安装有连接筒，所述连接筒的上端螺接有固定套，所述固定套的外侧安装有捕能组件，所述基座的上端安装有支撑组件，所述支撑组件与捕能组件之间共同设有电能组件，所述支撑组件位于摆杆组件的外侧，所述捕能组件的内部安装有伸缩机构，所述伸缩机构的一端贯穿连接筒且穿过支撑组件及基座后延伸至基座下端。

10、进一步，所述捕能组件包括有第一风筒、第二风筒、限位弧形槽、第三风筒、顶盖、内槽和滚轴，所述第一风筒安装在固定套的外侧，所述第一风筒的上端连接第二风筒，所述第一风筒与第二风筒呈一体化设计，所述第二风筒的外侧等距设置限位弧形槽，所述第二风筒的外侧套接第三风筒，所述第三风筒的内侧等距设置有与限位弧形槽位置相匹配的内槽，所述内槽的内腔均转动连接滚轴，所述滚轴的一侧位于限位弧形槽的内腔，所述第三风筒的上端安装顶盖，所述顶盖的上端安装有风速传感器。

11、进一步，所述摆杆组件包括有杆套、摆杆、卡条、卡槽和螺纹盖，所述基座的上端和连接筒的内腔顶部均螺接有杆套，所述杆套的外侧均设置有螺牙，所述杆套之间共同套接摆杆，所述摆杆的外侧上下两部均等距连接卡条，所述杆套的内腔均设置有与之相卡接的卡槽，所述摆杆的外侧上下两部均套接螺纹盖，所述螺纹盖均与杆套外侧相螺接。

12、进一步，所述支撑组件包括有第一内筒、第二内筒、弧形限位板和安装座，所述安装座螺接在基座的上端，所述安装座的上端焊接有第一内筒和第二内筒，所述第二内筒位于第一内筒的内腔，所述摆杆位于第二内筒的内腔，所述第一内筒与第二内筒之间相对应的一侧均等距设置有位置相匹配的弧形限位板。

13、进一步，所述伸缩机构包括有底壳、驱动组件、固定盘、连接柱、套筒、弹簧、绳索和套环，所述底壳安装在基座的下端，所述底壳的内腔安装驱动组件，所述顶盖的下端等距螺接连接柱，所述连接柱的下端共同焊接固定盘，所述固定盘与连接筒之间相对应的一侧均连接套筒，所述套筒之间共同焊接有弹簧，所述固定盘的下端等距焊接四组套环，四组所述套环的外侧套接绳索，所述绳索的一端贯穿连接筒且穿过第一内筒和第二内筒之间后贯穿基座与驱动组件相连接，四组所述绳索均位于两个弧形限位板之间。

14、进一步，所述驱动组件包括有伺服电机、转轴、从动轴、第一皮带轮、第一皮带、绕卷盘和第二轴承座，所述伺服电机安装在底壳的内壁，所述伺服电机的输出端通过联轴器连接转轴，所述底壳的内腔一侧对称安装第二轴承座，所述第二轴承座的内腔均转动连接从动轴，两个所述从动轴和一个转轴的外侧均安装第一皮带轮，所述第一皮带轮之间共同套接第一皮带，所述转轴的外侧安装有两组绕卷盘，所述从动轴的外侧均安装一组绕卷盘，四组所述绳索的另一端分别与四组绕卷盘相绕接；所述驱动组件还包括有编码器、支撑轴、第二皮带轮和第二皮带，所述编码器安装在底壳的内壁，所述编码器的输出端通过联轴器连接支撑轴，所述支撑轴与转轴的外侧均安装第二皮带轮，所述第二皮带轮之间共同套接第二皮带。

15、进一步，所述电能组件包括有外磁环上夹板、第一外磁环、外磁环下夹板、第二外磁环、第一工型支撑板、内磁环上夹板、第一内磁环、内磁环下夹板、第二内磁环、第二工型支撑板和线圈，所述外磁环上夹板、外磁环下夹板以及第一工型支撑板均安装在第一风筒的内壁，所述第一外磁环安装在外磁环上夹板与第一工型支撑板相对应的一侧，所述第二外磁环安装在外磁环下夹板与第一工型支撑板相对应的一侧，所述内磁环上夹板、内磁环下夹板以及第二工型支撑板均安装在第一内筒的外侧，所述第一内磁环安装在内磁环上夹板与第二工型支撑板相对应的一侧，所述第二内磁环安装在内磁环下夹板与第二工型支撑板相对应的一侧，所述线圈安装在第二工型支撑板的内部，所述第一工型支撑板与第二工型支撑板的位置相匹配，所述第一外磁环与第一内磁环的位置相匹配，所述第二外磁环与第二内磁环的位置相匹配。

16、本发明提出的一种基于可调节的无叶片风力发电装置的阵列控制系统，有益效果在于：根据风速不同调节捕能组件的高度，使风速较低时能提高发电效率，风速较高时可保证器件安全性。

17、通过风速传感器感应到外界风力的变化，再通过外置的控制器及控制系统自动启动伸缩机构，从而伸缩机构通过带动绳索收卷或伸放，便于当绳索伸放时，弹簧反弹后向上弹起，弹簧通过套筒等部件带动捕能组件升高捕能组件的高度，便于当风速较低时，自动调节升高捕能组件的高度，方便捕获更多风能，提高能量转换效率，有效的增加发电效率，当绳索收卷时，通过绳索带动套环带动固定盘下移，固定盘通过连接柱带动整个捕能组件下移，降低捕能组件的高度，方便当风速较大时，自动调节收缩捕能组件的高度，便于保护其捕能组件本身，避免风力过大，捕能装置的高度较高导致其受损。

18、通过设计编码器，编码器的输出端通过支撑轴、第二皮带轮、第二皮带和伺服电机一端的转轴之间进行同步转动配合，方便编码器将此信息通过电信号的形式传递给外置的控制系统，方便外置的控制系统能够稳定的根据风速传感器传递的风速大小，对伺服电机进行正反转动的时间进行控制，便于有效的自动控制第一风筒的升降高度，有效的配合当时的风速提高捕能组件的捕能效果。

19、通过两个杆套及其内腔的卡槽套接摆杆以及卡接摆杆外侧的卡条，再通过摆杆外侧的螺纹盖与杆套螺接，便于将摆杆进行有效的固定，便于摆杆更加稳定牢固的支撑捕能组件，且其采用玻璃纤维材料制作，方便有效的提高其本身的强度、弹性以及耐疲劳度，有效的提高了其使用寿命及使用效果。