[實(shí)用新型]一種家用主動追蹤風(fēng)力與太陽能聯(lián)合發(fā)電裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620475890.6
• 申請日: 2016-05-24
• 公開（公告）號: CN206135767U
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伍俏平;傅志強(qiáng);鄧朝暉;姜博宇;商圓圓;尹暉;黎波
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號: H02S10/12
• 分類號: H02S10/12
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙)43108
• 代理人: 顏昌偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力與太陽能發(fā)電裝置，具體涉及一種家用主動追蹤風(fēng)力與太陽能聯(lián)合發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能發(fā)電可以應(yīng)用于城市、農(nóng)村、牧場等區(qū)域，能夠緩解當(dāng)?shù)赜秒娦枨蟆ｏL(fēng)力與太陽能聯(lián)合發(fā)電是利用太陽能發(fā)電板以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生的電能存儲到蓄電池組中，當(dāng)用戶需要用電時，逆變器將蓄電池組中儲存的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡ㄟ^輸電線路送到用戶負(fù)載處。

風(fēng)力發(fā)電過程中，偏航系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必不可少的組成系統(tǒng)之一。偏航系統(tǒng)的主要作用有兩個：一是與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)相互配合，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪始終處于迎風(fēng)狀態(tài)，充分利用風(fēng)能，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率;其二是提供必要的鎖緊力矩，以保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。而家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常采用被動偏航系統(tǒng)，即在風(fēng)力發(fā)電機(jī)后裝有尾舵，但在改變風(fēng)向時，尾舵不可避免會對風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生振動，影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能并產(chǎn)生干擾。同時，由于采用被動偏航系統(tǒng)，當(dāng)風(fēng)向轉(zhuǎn)變較快時，風(fēng)輪軸在風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行時不可避免的產(chǎn)生陀螺力矩，這個力矩過大會對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的壽命和安全造成影響。

蓄電池充電時利用外部的電能使內(nèi)部活性物質(zhì)再生，把電能儲存為化學(xué)能，需要放電時再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能輸出。但蓄電池如果過充會讓極板軟化，活性物質(zhì)脫落，嚴(yán)重影響蓄電池壽命和容量。在家用風(fēng)力發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，大部分并沒有進(jìn)行防過充設(shè)計(jì)，少部分采用在蓄電池充滿時對發(fā)電機(jī)進(jìn)行剎車式控制，但該方式不可避免會對發(fā)電機(jī)產(chǎn)生磨損，影響使用性能，同時風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般采用密封設(shè)計(jì)，而剎車片屬于耗材，不易更換。當(dāng)風(fēng)力較大時，如不能更換偏航角度，可能對風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)電效率高、維護(hù)成本低且能夠?qū)崿F(xiàn)主動追蹤風(fēng)力與太陽能聯(lián)合發(fā)電裝置。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：包括底座、第一蝸輪蝸桿電機(jī)、第二蝸輪蝸桿電機(jī)、齒輪組、控制器、蓄電池、逆變器、風(fēng)向傳感器、太陽能發(fā)電板、風(fēng)輪、塔架、風(fēng)力發(fā)電機(jī), 塔架下端安裝于底座上的止推軸承上，塔架上設(shè)有支撐軸承，支撐軸承的外圈與底座之間沿周邊用多根支撐桿固定，塔架的上端設(shè)有風(fēng)輪和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)向傳感器安裝于塔架上，太陽能發(fā)電板通過第二蝸輪蝸桿電機(jī)固定于支撐軸承外圈上，塔架通過齒輪組與固定于底座上的第一蝸輪蝸桿相連，所述控制器分別與風(fēng)向傳感器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能發(fā)電板、第一蝸輪蝸桿電機(jī)以及第二蝸輪蝸桿電機(jī)相連。

上述的家用主動追蹤風(fēng)力與太陽能聯(lián)合發(fā)電裝置中，所述的太陽能發(fā)電板兩邊設(shè)有光照度傳感器，光照度傳感器的輸出接控制器。

上述的家用主動追蹤風(fēng)力與太陽能聯(lián)合發(fā)電裝置中，所述的齒輪組由嚙合的大齒輪和小齒輪組成，大齒輪固定于靠近止推軸承的塔架上，小齒輪通過聯(lián)軸器與底座上的第一蝸輪蝸桿電機(jī)相連。

本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于：1）本實(shí)用新型中設(shè)有風(fēng)向傳感器和光照度傳感器，控制器可以根據(jù)傳感器采集的信號調(diào)整風(fēng)輪和太陽能發(fā)電板的方向，提高風(fēng)能和太陽能的發(fā)電效率；2）本實(shí)用新型通過檢測電池的容量，當(dāng)電池充滿時主動關(guān)閉風(fēng)力發(fā)電機(jī)，防止電池過充，有利于延長電池的壽命；3）本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)電效率高、維護(hù)成本低。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型控制框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括底座1、蝸輪蝸桿電機(jī)（11，18）、大齒輪13和小齒輪14組成的齒輪組、控制器2、蓄電池12、逆變器15、風(fēng)向傳感器9、太陽能發(fā)電板4、光照度傳感器（3，10）、風(fēng)輪6、塔架8、風(fēng)力發(fā)電機(jī)7等。首先將底座1進(jìn)行固定，風(fēng)力發(fā)電機(jī)7與風(fēng)輪6固定于塔架8上端，風(fēng)向傳感器9固定于塔架8上，塔架8底端安裝止推軸承16，止推軸承16固定于底座1上，支撐軸承5套裝于塔架8上，支撐軸承5外圈與底座1通過四個支撐桿17固定。在齒輪組中，大齒輪安裝在止推軸承16上方，大齒輪13內(nèi)孔與塔架8、小齒輪14內(nèi)孔與聯(lián)軸器均為過盈配合，聯(lián)軸器與蝸輪蝸桿電機(jī)18連接，大齒輪能帶動塔架8進(jìn)行轉(zhuǎn)動，并降低轉(zhuǎn)動速度。風(fēng)力發(fā)電機(jī)7、太陽能發(fā)電板4、蓄電池12、逆變器14均與控制器2相連，在發(fā)電過程中，風(fēng)向傳感器9自動采集風(fēng)向信號并傳給控制器2，控制器2分析風(fēng)輪6與風(fēng)向角度后，找到最佳轉(zhuǎn)動方向，通過繼電器控制蝸輪蝸桿電機(jī)18帶動齒輪組轉(zhuǎn)動，齒輪組進(jìn)而帶動塔架8轉(zhuǎn)動，從而改變偏航角，使風(fēng)輪6與風(fēng)向垂直，達(dá)到最佳迎風(fēng)角。太陽能發(fā)電板4通過蝸輪蝸桿電機(jī)11安裝于支撐軸承5外圈上，光照度傳感器（3，10）分別設(shè)置于太陽能發(fā)電板4珠兩側(cè)，由光照度傳感器（3、10）采集兩端光照強(qiáng)度傳給控制器2，由于光照傳感器3,10安裝在太陽能發(fā)電板4側(cè)面，如果角度不與太陽垂直，則兩處光照強(qiáng)度會有明顯差異，所以控制器2分析兩處光照強(qiáng)度差異后，控制蝸輪蝸桿電機(jī)11帶動太陽能發(fā)電板4改變姿態(tài)，使其達(dá)到最大光照強(qiáng)度。當(dāng)蓄電池12充滿電時，控制器2控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)7進(jìn)行剎車并控制塔架8進(jìn)行轉(zhuǎn)向，使風(fēng)輪6與風(fēng)向平行，使其為最小迎風(fēng)角，保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)7和蓄電池12。