[發(fā)明專利]基于FPGA的提高風(fēng)力發(fā)電效率的裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810657668.1
• 申請(qǐng)日: 2018-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN108757313A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳邦晟;徐傲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F03D7/04
• 分類號(hào): F03D7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

基于FPGA的提高風(fēng)力發(fā)電效率的裝置，包括基座、舵機(jī)、鋁合金薄片、軸承、法蘭、聯(lián)軸器、套筒、FPGA最小系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、電阻應(yīng)變片。舵機(jī)通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)外殼的軸使發(fā)電機(jī)葉片的朝向發(fā)生變化。電阻應(yīng)變片貼合在鋁合金薄片上，在風(fēng)力的作用下，基座周圍的鋁合金薄片發(fā)生彎曲變形，通過電橋電路將電阻應(yīng)變片上電阻變化轉(zhuǎn)化成電壓的變化，并通過運(yùn)算放大電路對(duì)電壓的變化量進(jìn)行放大。FPGA最小系統(tǒng)作為處理與控制單元，通過內(nèi)部的A/D模塊采集電壓的變化量，對(duì)比各個(gè)方向電壓變化量的大小，控制引腳產(chǎn)生不同占空比的方波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使發(fā)電機(jī)葉片的朝向始終位于風(fēng)力最大的方向。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種提高風(fēng)力發(fā)電效率的裝置。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電設(shè)備是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，切割磁感線，并最終輸出交流電的電力設(shè)備，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備作為動(dòng)力源代替人力、畜力，對(duì)生產(chǎn)力的發(fā)展發(fā)揮著重要作用，我國(guó)風(fēng)能資源豐富，可開發(fā)的風(fēng)能儲(chǔ)量約10億KW，由于同一高度風(fēng)力資源的區(qū)別較大，但是目前的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的葉片的方向被固定了，不能隨時(shí)調(diào)整葉片的朝向，無法使其朝向的方位風(fēng)力的資源最大，實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化，故造成資源浪費(fèi)，發(fā)電效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高發(fā)電效率的裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種提高風(fēng)力發(fā)電效率的裝置，包括基座、舵機(jī)、鋁合金薄片、軸承、法蘭、聯(lián)軸器、套筒、FPGA最小系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、電阻應(yīng)變片。舵機(jī)通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)使發(fā)電機(jī)葉片的朝向發(fā)生變化。電阻應(yīng)變片貼合在鋁合金薄片上，在風(fēng)力的作用下，基座周圍的鋁合金薄片發(fā)生彎曲變形，通過電橋?qū)㈦娮璧淖兓D(zhuǎn)化成電壓的變化，并通過運(yùn)算放大器對(duì)電壓的變化進(jìn)行放大。FPGA最小系統(tǒng)作為處理與控制單元，通過內(nèi)部A/D模塊采集電橋的電壓變化量，并比較各個(gè)方向上鋁合金薄片彎曲的變形情況。

本發(fā)明的效益是：可以對(duì)發(fā)電機(jī)葉片各個(gè)方向上的風(fēng)力強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并通過舵機(jī)調(diào)整發(fā)電機(jī)葉片的朝向，使葉片的朝向始終處于風(fēng)力最大的方向，提高發(fā)電的效率。

附圖說明

圖1基于FPGA的提高風(fēng)力發(fā)電效率裝置的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖2基于FPGA的提高風(fēng)力發(fā)電效率裝置的原理方框圖

圖1中：1-發(fā)電機(jī) 2-法蘭 3-軸承 4-套筒 5-聯(lián)軸器 6-FPGA最小系統(tǒng)7-舵機(jī) 8-鋁合金薄片 9-電阻應(yīng)變片 10-基座 11—軸11 12—軸12

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白。下面結(jié)合圖示，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加全面的描述。

發(fā)電機(jī)1的外殼固定在軸11上，舵機(jī)7的軸12通過聯(lián)軸器5與發(fā)電機(jī)1的外殼固定軸11相連接，軸11與軸承3的內(nèi)圈為過盈配合，軸承3固定在套筒4內(nèi)，并使用法蘭2對(duì)套筒4進(jìn)行密封，鋁合金薄片8固定在基座10周圍，并用膠水將電阻應(yīng)變片9固定在鋁合金薄片8上。

當(dāng)風(fēng)力較大時(shí)，鋁合金薄片8在風(fēng)力的作用下，產(chǎn)生彎曲變形，此時(shí)電阻應(yīng)變片9組成的電橋兩端的電壓產(chǎn)生變化，且基座10周圍不同方向上的風(fēng)力大小是不同的，通過基本的運(yùn)算放大電路對(duì)電橋的微小的電壓進(jìn)行放大，并通過FPGA最小系統(tǒng)6的A/D模塊對(duì)電壓的大小進(jìn)行采集，并對(duì)比較不同方向鋁合金薄片8的變形引起的電壓的變化量，選出其中電壓變化量最大的方向，即此時(shí)刻風(fēng)力最大的方向。此時(shí)FPGA最小系統(tǒng)6的引腳產(chǎn)生占空比不同的方波，驅(qū)動(dòng)舵機(jī)7產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并通過聯(lián)軸器5最終使發(fā)電機(jī)1的葉片朝向風(fēng)力最大的方向，此時(shí)刻該方向上的發(fā)電效率最大。通過對(duì)不同方向上的風(fēng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，使發(fā)電機(jī)的葉片始終處于空間中風(fēng)力最大的方向。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施案例的限制，上述實(shí)施案例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入本發(fā)明要求保護(hù)的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。