一种基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置及除冰方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114233583A(43)申请公布日2022.03.25(21)申请号202111497200.9(22)申请日2021.12.09(71)申请人中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司地址102209北京市昌平区北七家镇未来科技城南区华能人才创新创业基地实验楼A楼(72)发明人蒋河川张立英郭辰张庆张国邓明基李家川邵振州程瑜万月(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人黄垚琳(51)Int.Cl.F03D80/40(2016.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置及除冰方法(57)摘要本发明提出一种基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置及除冰方法，其中除冰装置包括脉冲线圈、大电流脉冲发生装置、结冰传感器、绝缘材料和金属蒙皮，绝缘材料包裹在风力发电机叶片外部，脉冲线圈内嵌于绝缘材料内，金属蒙皮包裹在绝缘材料外部，结冰传感器设于金属蒙皮上，结冰传感器和脉冲线圈均连接大电流脉冲发生装置。除冰方法为通过脉冲线圈内的感应磁场对金属蒙皮内的感应涡流产生的低振幅、高加速度力的作用以达到清除积冰的目的。本发明除冰效率高，能量消耗少，且结构简单，易于推广应用。CN114233583ACN114233583A权利要求书1/1页1.一种基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置，其特征在于，包括脉冲线圈、大电流脉冲发生装置、结冰传感器、绝缘材料和金属蒙皮，所述绝缘材料包裹在风力发电机叶片外部，脉冲线圈内嵌于绝缘材料内，脉冲线圈为螺旋环状平绕式线圈，金属蒙皮包裹在绝缘材料外部，结冰传感器设于金属蒙皮上，结冰传感器和脉冲线圈均连接大电流脉冲发生装置。2.根据权利要求1所述的基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置，其特征在于，所述大电流脉冲发生装置包括电容器、钳位二极管、可控硅、电源、开关和通讯控制器，结冰传感器连接于通讯控制器，脉冲线圈经可控硅与电容器相连形成回路，电源与电容器并联为电容器供电，开关连接于电容器和电源之间，电容器与钳位二极管并联，通讯控制器分别连接可控硅和开关并控制可控硅和开关的导通或关断。3.根据权利要求2所述的基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置，其特征在于，所述脉冲线圈为薄片状结构，与风力发电机叶片贴合。4.根据权利要求1所述的基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置，其特征在于，所述绝缘材料采用聚四氟乙烯材料制成。5.根据权利要求1所述的基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置，其特征在于，每个风力发电机叶片上根据易结冰区域布置有若干个结冰传感器和脉冲线圈。6.根据权利要求5所述的基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置，其特征在于，所述大电流脉冲发生装置设于风力发电机机舱内，每个风力发电机配制有一个大电流脉冲发生装置，大电流脉冲发生装置通过导电滑环连接各脉冲线圈以及结冰传感器。7.根据权利要求1所述的基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置，其特征在于，所述脉冲线圈通过热加工一体成型的方式被封装于绝缘材料内。8.根据权利要求1所述的基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置，其特征在于，所述金属蒙皮采用铝合金材料制成。9.根据权利要求1所述的基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置，其特征在于，所述结冰传感器为光纤式结冰传感器。10.一种利用权利要求1‑9任一项所述风电机组叶片除冰装置的除冰方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，在通讯控制器的作用下闭合开关，使电容器与电源导通，完成充电；S2，通讯控制器获得各结冰传感器的数据，判断结冰传感器5对应的位置是否结冰以及结冰厚度，需要除冰时打开开关；S3，在通讯控制器的作用下，对需要除冰的位置所对应的脉冲线圈连接的可控硅导通，导通后，电容器向该位置的脉冲线圈瞬时放电，在脉冲线圈周围建立起迅速形成并快速衰减的电磁场，在电磁场的作用下，金属蒙皮内产生感应涡流，感应涡流与电磁场之间产生能够使金属蒙皮发生振动的作用力，使风力发电机叶片表面的冰层剥离、粉碎并脱落；S4，每次除冰动作之后，在通讯控制器的作用下闭合开关，使电容器与电源导通，进行充电，为下一次除冰动作做准备。2CN114233583A说明书1/5页一种基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置及除冰方法技术领域[0001]本发明涉及风电设备技术领域，尤其涉及一种基于电脉冲的风电机组叶片除冰装置及除冰方法。背景技术[0002]风能是绿色清洁的可再生能源，对风资源的高效利用是实现碳中和的重要途径。但是当风电机组在冬季零摄氏度以下运行时，如果遇到潮湿的空气、冰雪、霜雾，尤其是冻雨时，容易发生覆冰现象。风电机组叶片结冰不仅会导致发电效率锐减，还可能造成叶片折断、风力发电机损毁等重大安全事故，造成巨大经济损失。[0003]现有技术主要采取三种类型方案：一是机械除冰，