发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种自适应变速的风力发电系统，以解决现有技术中风力发电能源有效利用率低，风速过高时容易造成弃风的问题。
[0006] 为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种自适应变速的风力发电系统，包括桨叶、变速箱、发电机、变换器、电网、功率传感器、功率控制器、主控制器、变桨控制器、风速仪，还包括负载、变速控制器，桨叶直接与变速箱输入侧和变桨控制器连接，变速箱的输出侧连接负载和发电机，负载的输出侧与发电机相连，发电机通过变换器连接到电网，功率传感器连接到电网并将电网的实时功率传递给主控制器，主控制器通过功率控制器控制变换器进行相应操作，主控制器还通过变速控制器来控制变速箱的输出方式，通过变桨控制器来控制桨叶的角度，风速小时通过变桨控制器控制桨叶的角度，负载不工作，风速大时通过变桨控制器来控制桨叶的角度，并通过变速控制器控制变速箱输出侧切换至脱离直接连接发电机的状态，直接连接到负载上进行储能，风速仪将实时测得的风速传递到主控制器为其提供控制所需的参数。
[0007] 当风速仪监测风速处于正常范围内时，主控制器接收风速仪传递来的数据并据此做出决策，然后分别通过变桨控制器来控制桨叶调整到理想的角度，通过变速控制器控制变速箱输出侧切换至直接连接发电机的状态，通过功率控制器来控制变换器将发电机发出的电能变换成电网需要的形式并输入电网，最后通过接收和分析功率传感器传递来的电网功率参数来判断执行的策略是否需要进行调整，此过程与正常的风力发电系统基本一致，当风速仪监测风速接近或高于正常范围内时，主控制器接收风速仪传递来的数据并据此做出决策，然后分别通过变桨控制器来控制桨叶调整到理想的角度，通过变速控制器控制变速箱输出侧切换至脱离直接连接发电机的状态，直接连接到负载上，负载的作用是将桨叶传递而来的巨大能量迅速转化并短时储存起来，待风速回落后，再将其中储存的能量释放出来提供给发电机用于发电。
[0008] 作为优选方案，负载包括势能收集装置、空气压缩机、转换器、储气罐、汽轮机和放散装置，变速箱的输出侧连接空气压缩机和势能收集装置，势能收集装置通过转换器连接到发电机，空气压缩机输出侧连接到储气罐，储气罐的输出侧通过汽轮机连接到发电机，储气罐的输出侧还连接到放散装置，势能收集装置收集的能量在需要时可以通过转换器供给发电机进行发电，空气压缩机输出的压缩空气进入储气罐进行储存，需要时释放储气罐内的压缩空气驱动汽轮机带动发电机进行发现，空气压缩机输出的压缩空气超过储气罐的储存能力时，将多余的能量通过放散装置放散到空气中，防止损坏设备。当风速仪监测风速接近或高于正常范围内时，主控制器接收风速仪传递来的数据并据此做出决策，然后分别通过变桨控制器来控制桨叶调整到理想的角度，通过变速控制器控制变速箱输出侧切换至脱离直接连接发电机的状态，直接连接到负载上，也就是连接到势能收集装置和/或空气压缩机上，势能收集装置和/或空气压缩机迅速消耗桨叶传递来的大量能量，转化为重力势能或压缩空气并短时储存起来，待风速回落后，再将其中储存的能量释放出来提供给发电机用于发电，储气罐中的压缩空气通过汽轮机后用于驱动发电机进行发电，势能收集装置中收集的能量通过转换器后用于驱动发电机进行发电，主控制器通过功率控制器来控制变换器将发电机发出的电能变换成电网需要的形式并输入电网，最后通过接收和分析功率传感器传递来的电网功率参数来判断执行的策略是否需要进行调整。
[0009] 作为优选，变速箱的输出轴为三根，分别通过离合器连接到发电机、空气压缩机和势能收集装置，不同的输出轴分别连接到不同的装置上有利于控制和能量分配。
[0010] 作为进一步优化，离合器选用超越式离合器，选用超越式离合器的优点是其当主、从动部分的速度变化或旋转方向的变换具有自行离合功能，这种特点可以在异常情况时有效的保护设备不被破坏。
[0011] 作为优选，势能收集装置选用弹性势能收集装置，其优点在于结构简单、储存能量大、运行可靠、储能时间短，比较适合应用于风力发电的场合。
[0012] 采用上述技术方案，现有技术中不能利用的、瞬时或短时的强风，只要不会造成桨叶超负荷运转就能够得以利用，能源有效利用率显著提高，风速过高时容易造成弃风的现象得到大幅缓解，取得了提高能源有效利用率，降低弃风率的技术效果，解决了现有技术存在的问题。
[0013] 本发明所取得的有益效果是：提高能源有效利用率，降低弃风率。
[0014] 本次发明提供了完整的技术方案，解决了现有技术中风力发电能源有效利用率低，风速过高时容易造成弃风的问题，取得了明显的技术效果，与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步。
