[實用新型]一種垂直軸風力發電系統的電能管理裝置

有效

• 申請號: 201220140634.3
• 申請日: 2012-04-05
• 公開（公告）號: CN202550643U
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 牛風雷;王騰敏;余歉;楊鴻宇;朱東陽;張曉莉
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J7/14
• 分類號: H02J7/14;F03D9/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術領域

本實用新型屬于風力發電技術領域，尤其涉及一種垂直軸風力發電系統的電能管理裝置。

背景技術

隨著風能發電技術的逐步完善，小規模風能發電得以實現。在地鐵隧道中，列車運行時產生的風速能夠滿足小型發電機啟動轉速，加上氣體流向的確定性，以及氣流的周期性，能夠使風能的利用率進一步提高。由于水平式風能發電機尺寸過大，效率較低，再加上儲能設備的檢修復雜，壽命較短，使得利用地鐵隧道風能發電技術進展緩慢，專利“一種利用地鐵隧道風能的垂直軸風力發電系統”很好滴利用的隧道風能進行發電，但由于風速的不確定性，導致產生的電能波動大，難于直接應用于用電裝置，且電能不能儲存，沒有對電能進行有效管理。

發明內容

針對上述背景技術中提到的垂直軸風力發電系統產生的電能波動大，難于直接應用于用電裝置等不足，本實用新型提出了一種垂直軸風力發電系統的電能管理裝置。

本實用新型的技術方案是，一種垂直軸風力發電系統的電能管理裝置，其特征是該電能管理裝置包括單片機、整流模塊、電壓檢測電路、逆變器、轉速檢測電路、能耗制動裝置、過流保護裝置、蓄電池、能耗裝置驅動電路、負載測試保護電路和充電檢測控制電路；

所述單片機分別與電壓檢測電路、逆變器、轉速檢測電路、能耗裝置驅動電路、負載測試保護電路和充電檢測控制電路連接；整流模塊分別與電壓檢測電路和能耗裝置驅動電路連接；能耗裝置驅動電路和能耗制動裝置連接；負載測試保護電路和過流保護裝置連接；充電檢測控制電路和蓄電池連接。

所述單片機為AVR單片機。

所述整流模塊為不可控整流器。

所述蓄電池為閥控式密封鉛酸蓄電池。

本實用新型能夠對用電裝置提供穩定的電能，同時，當無用電裝置時或電能多余時，通過電壓檢測電路、充電檢測控制電路檢測蓄電池端的電壓值及充電電流值，對蓄電池進行充電。并由單片機通過充電檢測控制電路對蓄電池的狀態進行控制。

附圖說明

圖1為本實用新型垂直軸風力發電系統的的電能管理裝置；

圖2為本實用新型垂直軸風力發電系統的葉輪及發電機立體結構示意圖；1為葉輪；2為傳動軸；3為發電機；4為風速儀；5為固定支架；6為弧形擋板。7為電能管理裝置。

具體實施方式

下面結合附圖，對優選實施例作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實用新型的范圍及其應用。

參見圖1，垂直軸風力發電系統的電能管理裝置包括單片機、整流模塊、電壓檢測電路、逆變器、轉速檢測電路、能耗制動裝置、過流保護裝置、蓄電池、能耗裝置驅動電路、負載測試保護電路和充電檢測控制電路。工作時，葉輪在隧道風的作用下旋轉并帶動發電機發電，該電能經過整流模塊，在單片機的控制下經過逆變器處理，變成可并網使用的電能。

單片機：采用AVR單片機，程序根據檢測模塊功能編寫。

整流模塊：是整流器，采用不可控整流器，其使用的是不可控型的功率開關管，如大功率二極管，該電路具有結構簡單、功耗低、成本低等優點。

逆變器：根據額定輸出容量，輸出電壓穩定度，整機效率，保護功能，啟動性能等方面綜合考慮選擇。

蓄電池：閥控式密封鉛酸蓄電池，使用安全可靠、壽命長，正常運行時無須對電解液進行檢測和調酸加水。

能耗制動裝置、過流保護裝置：其本身是電阻，主要用于在電流過大時，耗能保護電路的作用。

裝置中電路部分：是根據各自功能有工程師自行制作，由于現在技術成熟，可以因地制宜的進行設、加工、編程。

單片機通過轉速檢測電路，檢測發電機相電壓頻率測量發電機轉速，當由于風速過快而引起發電機轉速較高時切入能耗負載進行制動，迫使發電機降速；當發電機轉速下降到規定范圍，則自動切斷能耗負載，發電機繼續發電。如此往復，使發電機保持在動態平衡的運轉狀態下。

系統工作時，在對外接用電裝置供電時，通過電壓檢測電路及充電檢測控制電路，檢測蓄電池的電壓及充電電流，判斷蓄電池的工作狀態。當蓄電池電量充滿時，則終止對蓄電池組繼續充電，直接供外接用電裝置使用。在發電機不工作的狀態下，蓄電池通過單片機控制，向外接用電裝置供電。

系統中負載保護電路利用負反饋控制原理，避免負載電流過流，使負載燒毀，造成損失。

參見圖2，垂直軸風力發電系統包括葉輪、傳動軸、發電機、風速儀、固定支架、弧形擋板和電能管理裝置。列車經過時產生的風能推動葉輪旋轉，通過傳動軸帶動發電機發電。