[發(fā)明專利]諧振高效風(fēng)力發(fā)電裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710165274.X
• 申請(qǐng)日: 2017-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107070330B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂富勇;晁博;馬芙蓉;李鵬生;呂汶蔚;唐迎川;程文燦;江鴻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P9/00
• 分類號(hào): H02P9/00;H02P101/15
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 張艷

1.一種諧振式高效風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法，所述諧振式高效風(fēng)力發(fā)電裝置包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、LC諧振網(wǎng)絡(luò)、電感調(diào)節(jié)控制器、風(fēng)速傳感器、微控制器和負(fù)載，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的一個(gè)輸出繞組接LC諧振網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)輸入端，所述LC諧振網(wǎng)絡(luò)的輸出端接負(fù)載；所述電感調(diào)節(jié)控制器與LC諧振網(wǎng)絡(luò)的輸出相連，獲取電能，所述電感調(diào)節(jié)控制器接收微控制器發(fā)出的改變調(diào)節(jié)電感量指令，所述電感調(diào)節(jié)控制器的輸出連接控制LC諧振網(wǎng)絡(luò)，所述風(fēng)速傳感器采集風(fēng)速信號(hào)并將風(fēng)速信號(hào)傳遞給微控制器；

所述LC諧振網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)連續(xù)可調(diào)的可調(diào)電感和諧振電容，所述可調(diào)電感的電感量連續(xù)可調(diào)，所述諧振電容選用無(wú)極性電容，LC諧振網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)儲(chǔ)能網(wǎng)絡(luò)，風(fēng)速變高時(shí)儲(chǔ)存能量，風(fēng)速降低時(shí)釋放能量；

其特征在于，諧振式高效風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法具體包括以下步驟：

步驟一：將風(fēng)力發(fā)電機(jī)固定，并將風(fēng)力發(fā)電輸出端連接LC諧振網(wǎng)絡(luò)，完成本裝置的安裝，風(fēng)力發(fā)電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)入下一步；

步驟二：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)，LC諧振網(wǎng)絡(luò)、電感調(diào)節(jié)控制器、風(fēng)速傳感器和微控制器均正常運(yùn)行，微控制器讀取風(fēng)速傳感器測(cè)量的風(fēng)速值，根據(jù)當(dāng)前風(fēng)速值，微控制器控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)調(diào)整電感值，使LC諧振網(wǎng)絡(luò)工作在諧振狀態(tài)，進(jìn)入下一步；

步驟三：微控制器不斷讀取風(fēng)速傳感器測(cè)量的風(fēng)速值，當(dāng)檢測(cè)到風(fēng)速降低時(shí)，進(jìn)入步驟四；當(dāng)檢測(cè)到風(fēng)速升高時(shí)，進(jìn)入步驟五；

步驟四：風(fēng)速降低后，微控制器控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)增大電感，使電感電壓反勢(shì)，將電感能量轉(zhuǎn)移到輸出電容，使負(fù)載的電壓升高，從而抽取了LC諧振網(wǎng)絡(luò)能量，返回步驟三；

步驟五：風(fēng)速升高后，微控制器控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)減小電感，風(fēng)力發(fā)電機(jī)吸收更多的風(fēng)能儲(chǔ)存到LC諧振網(wǎng)絡(luò)，返回步驟三。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振式高效風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法，其特征在于所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)選用小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)塔架、發(fā)電機(jī)基座、葉片、葉片支撐臂和發(fā)電機(jī)，帶有微控制器的電路板置于塔架內(nèi)，LC諧振網(wǎng)絡(luò)及電感調(diào)節(jié)控制器安裝在發(fā)電機(jī)基座內(nèi)，LC諧振網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)輸入端接發(fā)電機(jī)的一個(gè)輸出繞組，電感調(diào)節(jié)控制器與微控制器相連，風(fēng)速傳感器安裝在發(fā)電機(jī)的頂部，與微控制器相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振式高效風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法，其特征在于所述微控制器選用STM32單片機(jī)，使用STM32單片機(jī)的PWM功能控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，所述微控制器通過(guò)風(fēng)速傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量當(dāng)前風(fēng)速值，不同的風(fēng)速對(duì)應(yīng)不同的風(fēng)力發(fā)電機(jī)理論最大輸出功率，當(dāng)風(fēng)速變小時(shí)，微控制器控制電感調(diào)節(jié)控制器增加電感，使電感電壓反勢(shì)，從而把電感能量轉(zhuǎn)移到電容輸出；當(dāng)風(fēng)速變大時(shí)，微控制器控制電感調(diào)節(jié)控制器減小電感，使得LC諧振網(wǎng)絡(luò)吸收更多的風(fēng)能儲(chǔ)存到諧振儲(chǔ)能網(wǎng)絡(luò)，從而保證，無(wú)論是風(fēng)速增大或是減小，LC諧振網(wǎng)絡(luò)始終保持諧振調(diào)節(jié)狀態(tài)，吸收風(fēng)能，減少已吸收能量的損失。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振式高效風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法，其特征在于所述負(fù)載選用電器或電網(wǎng)逆變器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振式高效風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法，其特征在于所述LC諧振網(wǎng)絡(luò)接到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的一個(gè)輸出繞組，用直徑為1mm的漆包線繞制在骨架上的1000匝線圈作為諧振的可調(diào)電感，骨架長(zhǎng)15cm，口徑為4cm*4cm，骨架內(nèi)部有一個(gè)磁芯，該磁芯裝配在一個(gè)直線導(dǎo)軌的滑塊上，受電機(jī)控制改變磁芯插入到線圈內(nèi)部的深度，從而調(diào)節(jié)電感量，諧振電容由若干個(gè)600V耐壓、680UF容量的無(wú)極性電容串并聯(lián)組成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振式高效風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法，其特征在于所述風(fēng)速傳感器選用三杯式風(fēng)速傳感器，風(fēng)速傳感器通過(guò)串口與微控制器通信，使用STM32單片機(jī)及其最小系統(tǒng)構(gòu)建主控電路，將風(fēng)速傳感器接在STM32單片機(jī)的串口通信I/0口上。