CN101090207A - 位移发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明是提供一种位移发电装置，其包含一风力发电机、一电力转换器及至少一个以上的蓄电池，是应用装置于一可移动的载具(如：汽机车、船舶及火车等)上，以通过载具移动过程中，与空气相对速度下所产生对流的风束，驱动该风力发电机产生电能，并将其电能传送至该电力转换器进行电能调配的输出，以供蓄电池进行充电、及分别提供直流及交流负载的用电，可进一步有效供给该载具用电需求的同时，达到不污染环境及节约现有能源的消耗。

Description

位移发电装置

技术领域

本发明是为一种位移发电装置，尤指一种通过载具移动的过程中，其相对速度下与空气所产生对流的风束，而使驱动一风力发电机产生电能，以有效供给载具其用电需求的同时，达到不污染环境及节约现有能源消耗的目的。

背景技术

按，现今一般车辆的主要供电来源，其不外乎皆通过该车辆的引擎于运转时，以驱动所设的发电机产生的电能，以供作为该车辆上原设有的电池进行充电，使其由该电池的电力，供给作为该车辆上的引擎激活、仪表控制、音响、灯光照明…等所需用电外，同时也进一步供给作为其它外部装置(如：可携式计算机、冰箱…等)的用电，然，又该一般车辆上其主要供电的电压，乃皆为电压较低的直流电(如：12V、9V…等)，使其无法供给一般应用于市电中所需应用电压较高的交流电(如：110V…等)的外部装置；

因此，为了解决车辆上用电的需求，一般常见的应用方式(如图1所示)，则是于一车体1内加装一可供直流电转交流电的变流器11，并将该变流器11由连接于一电流相当有限的点烟器12、或直接连接于车体1原设有电瓶13上，以供给作为外部的交流负载14的用电；

惟，上述方式于实际应用时，其往往于追加变流器11时，易显著增加车辆整体的负载，而易于导致车辆上的发电机因超载而损毁，况且又加上变流器11所供给的交流负载14用电需求过量时，进而于车辆上仅能提供有限的电力下，导致电瓶13产生过度放电的情形，致使造成引擎无法激活运转的窘境；

是故，本案发明人鉴于上述现有所衍生的各项缺点，乃亟思加以改良创新，并经多年苦心孤诣潜心研究后，进而发明此一种位移发电装置。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种位移发电装置，其包含一风力发电机、一电力转换器及至少一个以上的蓄电池，是应用装置于一可移动的载具(如：汽机车、船舶及火车等)上，以通过载具移动的过程中，其相对速度下与空气所产生对流的风束，而使驱动该风力发电机产生电能，并将其电能传送至该电力转换器进行电能调配的输出，以供蓄电池进行充电、及分别提供直流及交流负载的用电，进可有效供给该载具其用电需求的同时，以便于不污染环境下，可进一步具节约现有能源的消耗；

又该本发明是可供蓄电池进行充电，以使该载具于停驶或低速行驶时，则可由蓄电池的储能以作为补充因风束不足时所需的用电量，进达辅助原载具上其供电系统的用电量，同时亦可进一步将蓄电池的剩余电能，再经由该电力转换器的调配后，以产生与市电相同的交流正弦波的电流，进而可供馈入至市电系统中，  以有效减少市电电量的消耗。

本发明一种位移发电装置，是应用装置于一可移动的载具上，其特征在于，其包含：

一风力发电机，是具有一发电机、及相对置于该发电机两侧以水平横向连结的风车，而其有效取得较佳受风面积，使该风车可于高速转动下，提升该发电机的输出电能；

一电力转换器，是与该风力发电机相连结，用以取得该风力发电机的输出电能以进行调配的输出；

至少一个以上的蓄电池，是连结至该电力转换器中，用以储存该风力发电机的输出电能；

由此，即可通过该载具移动的过程中，其相对速度下与空气所产生对流的风束，提供该风力发电机其风车旋转的动能，使其驱动该风力发电机其发电机产生电能输出，并传送至该电力转换器中进行电能调配的输出，且由蓄电池的储能，可作为补充因风束不足时，该载具上所需的用电量。

其中，该电力转换器其内部具有一整流单元、一截波单元、一变流单元及一隔离开关，是以通过该整流单元将风力发电机的输出电能转换为直流电源，使其经由截波单元分别配送至蓄电池中进行充电、及直流负载端以提供直流设备用电，并传送至变流单元中，利用正弦式脉冲宽度调变的技术，以产生与市电相同的交流正弦波的电流，进可分别配送至交流负载端以提供交流设备用电、及经隔离开关以供连结至市电端。

其中，该载具可为汽机车、船舶及火车。

其中，该风力发电机、电力转换器及蓄电池可搭配置于一基座上予以与载具相固定。

其中，该风车可单独置于该发电机其一侧边。

其中，该截波单元可以调整该风力发电机其发电机的工作点，使其控制该发电机脱离最大工作点位置，最终使发电机的发电量可与蓄电池及直流负载端、交流负载端功率总需求达到平衡。

其中，该基座外部是可搭配覆设一具导流功效的中空盖体，该中空盖体是具有一入风口及一出风口。

附图说明

为使审查员方便简捷了解本发明的其它特征内容与优点及其所达成的功效能够更为显现，以下结合本发明的附图及实施例详细说明如下，其中：

图1是为一般车辆的供电系统线路配置示意图。

图2是为本发明的整体结构及其搭配应用示意图。

图3是为本发明的电力转换器其单元结构及其控制流程示意图。

图4是为本发明的整体结构应用实施流程示意图。

图5是为本发明的变流单元一较佳实施控制流程示意图。

图6是为本发明的截波单元一较佳实施控制流程示意图。

图7是为本发明的整体结构进一步搭配应用实施例组合示意图。

图8是为本发明的整体结构进一步搭配应用实施例组合后作动示意图。

图9是为本发明的整体结构进一步搭配应用实施例其作动剖视示意图。

具体实施方式

(请参阅图2、图3、图4所示)本发明是提供一种位移发电装置，是应用装置于一可移动的载具2(如：汽机车、船舶及火车等)上，并可搭配置于一基座3上予以与载具2相固定，其包含：

一风力发电机4，是具有一发电机41、及相对置于该发电机41其一侧或两侧以水平横向连结的风车42，以有效取得较佳受风面积，使其该风车42可于高速转动下，以便达到提升该发电机41的输出电能；

一电力转换器5，是与该风力发电机4相连结，用以取得该风力发电机4的输出电能以进行调配的输出，其内部具有一整流单元51、一截波单元52、一变流单元53及一隔离开关54，俾以通过该整流单元51将该风力发电机4的输出电能(交流电)转换为直流电源，使其经由截波单元52分别配送至蓄电池6中进行充电、及直流负载端7以提供直流设备用电，并传送至变流单元53中，利用正弦式脉冲宽度调变的技术，以产生与市电相同的交流正弦波的电流，进可分别配送至交流负载端8以提供交流设备用电、及经隔离开关54以供连结至市电端9；

至少一个以上的蓄电池6，是连结至该电力转换器5中，用以储存该风力发电机4的输出电能；

由此，即可通过该载具2于移动的过程中，其相对速度下与空气所产生对流的风束10，以提供该风力发电机4其风车42旋转的动能，使其由该风车42于高速转动下，进而驱动该风力发电机4其发电机41产生电能输出，并将该风力发电机4其输出的电能，传送至该电力转换器5中进行电能调配的输出，以供至少一个以上的蓄电池6进行充电、及分别提供直流负载端7、交流负载端8、市电端9的用电；

故，当该载具2于停驶或低速行驶时，则可由蓄电池6的储能以作为补充因风束不足时所需的用电量，进达辅助原载具2上其供电系统的用电量，同时亦可进一步将蓄电池6的剩余电能，再经由该电力转换器5中的变流单元53调配后，以产生与市电相同的交流正弦波的电流，进达可供馈入至市电系统中，  以有效减少市电电量的消耗；

其变流单元53的一较佳实施控制流程示意图(请配合参阅图5所示)，是由变流控制器401与电力调节控制器402，经过变流电流命令选择开关20后连接到变流电流控制器30，而经变流电流控制器30连接到变流单元53，输出电流回授连接回变流电流控制器30，而变流单元53连接到交流负载端8与隔离开关54后进入交流电源；因此，则可由变流电流命令选择开关20作为选择一变流电流命令由变流控制器401或电力调节控制器402产生，当在车上使用时，该电流命令由变流控制器401产生，用以调整交流负载端8的输出电压；当连接至市电时，该电流命令由电力调节控制器402产生，用以将蓄电池6储存的电力以高功率因子方式馈入市电，并在市电中断时可通过该隔离开关54中断该变流单元53，进可防止孤岛效应问题的产生；

再者如上所述中，当蓄电池6已充电完成，且该载具2上的用电量为低用电状态时，此时，即可通过该电力转换器5中的截波单元52，以调整该风力发电机4其发电机41的工作点，使其控制该发电机41脱离最大工作点位置，最终使发电机41的发电量可与蓄电池6及直流负载端7、交流负载端8功率总需求达到平衡，避免因过度充电而造成蓄电池6损坏，同时亦可避免风车42超转的情形，以延长其使用的寿命；

其截波单元52的一较佳实施控制流程示意图(请配合参阅图6所示)是由最大功率点追踪控制器501与充电控制器502连接到截波电流命令选择开关201后再连接到截波电流控制器301，而经截波电流控制器301连接到截波单元52，而截波单元52取得电流回授再连接截波电流控制器301；因此，则可由截波电流命令选择开关201作为选择一电流命令由该最大功率点追踪控制器501或该充电控制器502产生，使其当蓄电池6充电功率与直流负载端7、交流负载端8功率等的总和超过发电机41所能输出的最大功率时，电流命令由最大功率点追踪控制器501产生，使风力的利用效率为最高；反之，当蓄电池6充电功率与直流负载端7、交流负载端8功率总和低于发电机41所能输出的最大功率时，电流命令则由充电控制器502产生，使风车42脱离其最大功率点，达到发电与充电及负载功率平衡；

综上所述，本发明不仅可供给该载具2上其直流、交流用电需求的同时，亦可进一步提供与市电相同的交流正弦波的电流以馈入至市电系统中，使其有效减少市电电量的消耗，进而于不污染环境下，由位移发电的方式提供一洁净能源，可解决能源短缺和环境污染的双重困扰；

(请参阅图7、图8、图9所示)为本发明进一步应用实施例示意图，其中，该基座3外部是可搭配覆设一具导流功效的中空盖体60，以避免该风力发电机4、电力转换器5及蓄电池6长时间裸露曝晒，进达提升其使用效能与寿命，又加上该中空盖体60是具有一入风口601及一出风口602，且该入风口601是与该风力发电机4其风车42相对应，使其载具2于移动的过程中，于相对速度下与空气所产生对流的风束10，是由中空盖体60的入风口601导入时，则可顺势带动风车42运转后，即由出风口602排出，进达有效降低载具2于移动过程中的阻力。

为使本发明更加显现出其进步性与实用性，以下与现有技术作一比较分析如下：

现有技术的缺点：

1、仅由车辆上原设有的电瓶，作为负载端供电的来源。

2、仅能提供有限的电力。

3、于追加一变流器供车辆上电流转换时，易显著增加车辆整体的负载，而其导致车辆上的发电机因超载而损毁。

4、易造成交流负载使用时其用电需求过量，导致电瓶产生过度放电的情形，致使造成引擎无发激活运转的窘境。

本发明的优点：

1、可由位移方式提供载具上另一供电来源，以辅助原载具上其供电系统的用电量。

2、可直接由另一供电来源端，提供载具上其直流、交流负载端的用电。

3、可排除载具上其发电机因超载而损毁、以及电瓶产生过度放电的情形，致使造成引擎无发激活运转的窘境。

4、可将另一供电来源端所剩的电能，馈入至市电系统中藉以有效减少市电电量的消耗。

综上所述，本发明在突破先前的技术结构下，确实已达到所欲增进的功效，且也非熟悉该项技术者所易于思及，再者，本发明申请前未曾公开，其所具的进步性、实用性，显已符合发明专利的申请要件，故依法提出发明申请。

惟上列详细说明是针对本发明的一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，而凡未脱离本发明技术精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (7)

1、一种位移发电装置，是应用装置于一可移动的载具上，其特征在于，其包含：

一风力发电机，是具有一发电机、及相对置于该发电机两侧以水平横向连结的风车，而其有效取得较佳受风面积，使该风车可于高速转动下，提升该发电机的输出电能；

一电力转换器，是与该风力发电机相连结，用以取得该风力发电机的输出电能以进行调配的输出；

至少一个以上的蓄电池，是连结至该电力转换器中，用以储存该风力发电机的输出电能；

由此，即可通过该载具移动的过程中，其相对速度下与空气所产生对流的风束，提供该风力发电机其风车旋转的动能，使其驱动该风力发电机其发电机产生电能输出，并传送至该电力转换器中进行电能调配的输出，且由蓄电池的储能，可作为补充因风束不足时，该载具上所需的用电量。

2、如权利要求1项所叙述的一种位移发电装置，其特征在于，其中，该电力转换器其内部具有一整流单元、一截波单元、一变流单元及一隔离开关，是以通过该整流单元将风力发电机的输出电能转换为直流电源，使其经由截波单元分别配送至蓄电池中进行充电、及直流负载端以提供直流设备用电，并传送至变流单元中，利用正弦式脉冲宽度调变的技术，以产生与市电相同的交流正弦波的电流，进可分别配送至交流负载端以提供交流设备用电、及经隔离开关以供连结至市电端。

3、如权利要求1项所叙述的一种位移发电装置，其特征在于，其中，该载具可为汽机车、船舶及火车。

4、如权利要求1项所叙述的一种位移发电装置，其特征在于，其中，该风力发电机、电力转换器及蓄电池可搭配置于一基座上予以与载具相固定。

5、如权利要求1项所叙述的一种位移发电装置，其特征在于，其中，该风车可单独置于该发电机其一侧边。

6、如权利要求2项所叙述的一种位移发电装置，其特征在于，其中，该截波单元可以调整该风力发电机其发电机的工作点，使其控制该发电机脱离最大工作点位置，最终使发电机的发电量可与蓄电池及直流负载端、交流负载端功率总需求达到平衡。

7、如权利要求4项所叙述的一种位移发电装置，其特征在于，其中，该基座外部是可搭配覆设一具导流功效的中空盖体，该中空盖体是具有一入风口及一出风口。

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