CN101609998B - 一种风力发电蓄能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种风力发电蓄能系统。风力发电机组和整流器相连接；整流器有两个输出接口，一个接在DC/DC变换器的输入端口，另一个接在充电控制器的输入端口；充电控制器包括一个信号接入端口和一个开关装置，开关装置由接收到的信号控制；供电控制器有两个信号输出端口，一个电输入接口，一个电输出接口；供电控制器的信号输出端口一个接在充电控制器的信号接入端口，一个接在蓄电池后面的控制开关。本发明用供电控制器对风力发电机组产生的电里资源进行有效的调控分配，从而达到合理利用风力资源的目的。

Description

一种风力发电蓄能系统
(一)技术领域
本发明涉及的是一种动力能源领域的能量综合利用系统，具体地说是一种集风力发电与蓄能于一体的风力发电装置。
(二)背景技术
风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2％转化为风能，但其总量仍是十分可观的。地球上储藏的可燃性燃料资源是有限的，是不能再生的，因此总有一天会耗尽。由于矿物燃料的燃烧污染大气，它所排放的二氧化碳越积越多，导致全球气候变暖。它的储藏量和供应量下降，也势必枯竭。加上受到能源供应和环境保护的双重压力，人们开始认识风电，发展风电。
风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度便可以开始发电。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能。尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能。转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能。机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。叶片被风吹动而旋转，但风力发电机因风量和风速不稳定，故其输出的电压很低，因此用一个变速装置将风叶的速度进行变换，以使电机能发出一定量的电，因交流电无法储存，必须经过整流器将其变成直流充入电池，但电池的端电压有一个固定范围，不可超过，尚需经DC/DC变换器将该直流充电电压整定在电池的规定范围，如果要使用交流电，还要在负载前面加一个DC/AC变换器。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种能有效地利用自然界的风力资源进行发电，实现对这些能量进行合理的利用，提高能量的利用效率的一种风力发电蓄能系统。
本发明的目的是这样实现的：
其组成包括风力发电机组、蓄电池、供电控制器、充电控制器、整流器、DC/DC变换器、DC/AC变换器和控制开关；风力发电机组和整流器相连接；整流器有两个输出接口，一个接在DC/DC变换器的输入端口，另一个接在充电控制器的输入端口；充电控制器包括一个信号接入端口和一个开关装置，开关装置由接收到的信号控制；供电控制器有两个信号输出端口，一个电输入接口，一个电输出接口；供电控制器的信号输出端口一个接在充电控制器的信号接入端口，一个接在蓄电池后面的控制开关。
本发明还可以包括：
1、在负载前加一个DC/AC直流变交流变换器。
2、所述的蓄电池为钠硫电池。
风力发电机组工作在暴露的自然环境下，风力的大小随天气情况而变化，存在着很多的不确定因素，因此，当风力大小不适合发电时要在发电机前面加个变速器使风力大小适合发电。由于发电机组的工作条件随机变动很大，发出的电力大小也很不稳定，为了更好的利用这些电，要在发电机后面安装一个整流器，将交流电变为直流电，为了在低负载或者空载时给电池充电，由于电池的充电电压有一定的限制，因此必须加一个DC/DC变换器，把整流器产生的直流电压控制在蓄电池充电电压范围内。风力发电机由整流器出来的直流电由供电控制器来控制。
本发明是关于一种动力能源领域的能量综合利用系统，是一种由风力发电机组、充电控制器、蓄电系统、整流器、DC/DC变换器、供电控制器组成的，用供电控制器对风力发电机组产生的电里资源进行有效的调控分配，从而达到合理利用风力资源的目的。风力发电机组利用风力带动叶轮转动，叶轮带动发电机运行发电，产生的电力资源通过整流器整流后加以运用。运用方式如下：当工作负载处于低消耗状态时，风力发电机直接给负载供电，同时可给蓄电池充电；当工作负载处于高消耗状态时，可用风电机和蓄电池共同来满足负载的要求进行供电；当无风或者风很微弱时可以启用蓄电池给负载供电，无负载时风电机给蓄电池供电以备用。
(四)附图说明
图1是直流电供电方案示意图；
图2是交流电供电方案示意图；
图3是供电控制器和充电控制器以及控制开关的连接结构示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1，本发明的第一种实施方式的组成包括风力发电机组、蓄电池、供电控制器、充电控制器、整流器、DC/DC变换器、DC/AC变换器和控制开关；风力发电机组和整流器相连接；整流器有两个输出接口，一个接在DC/DC变换器的输入端口，另一个接在充电控制器的输入端口；充电控制器包括一个信号接入端口和一个开关装置，开关装置由接收到的信号控制；供电控制器有两个信号输出端口，一个电输入接口，一个电输出接口；供电控制器的信号输出端口一个接在充电控制器的信号接入端口，一个接在蓄电池后面的控制开关。
结合图2，本发明的第二种实施方式是在第一种实施方式的基础上，在负载前加一个DC/AC直流变交流变换器。
上数两实施方式中的，蓄电池为高效储能蓄电池，可为钠硫电池。
图3给出了供电控制器和充电控制器以及控制开关的连接结构。其中：1为供电控制器；2为充电控制器；3为控制开关；A，B是供电控制器信号输出端口；C是供电控制器电输入接口；D是电输出接口；E、F分别是充电控制器和控制开关信号输入接口；G、H是电输入接口，I、J是电输出接口。
风力发电机组叶片在风力的吹动下转动，为了将发电机的转动速度调整到适合发电，在发电机前面加一变速器，发电机产生的不稳定的交流电经过整流器后变为直流电，当工作负载处于低消耗状态或者空载时，供电控制器1通过其内部的检测装置将检测的结果通过端口A送达充电控制器的信号输入端口E，充电控制器2将电路接通，通过后面的DC/DC变换器将电压调整到蓄电池允许的充电电压范围内开始给蓄电池充电；当工作负载处于高负载或者风电机停止工作时，供电控制器通过其内部的检测装置将检测的结果通过端口A送达充电控制器2，充电控制器将充电电路关闭，同时供电控制器1将检测结果通过端口B送达控制开关3的信号输入端口F，控制开关3将蓄电池供电电路接通开始给负载供电。另外如果负载需要使用交流电，要在负载前加一个DC/AC直流变交流变换器。

Claims (3)

1.一种风力发电蓄能系统，其组成包括风力发电机组、蓄电池、供电控制器、充电控制器、整流器、第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器和控制开关；其特征是：风力发电机组和整流器相连接；整流器有两个输出接口，一个接在第一DC/DC变换器的输入端口，另一个接在充电控制器的输入端口；充电控制器包括一个信号接入端口和一个开关装置，开关装置由接收到的信号控制；供电控制器有第一、第二信号输出端口，一个电输入接口，一个电输出接口；供电控制器的第一信号输出端口接在充电控制器的信号接入端口，第二信号输出端口接在蓄电池后面的控制开关；供电控制器的电输入接口与第一DC/DC变换器的输出端口连接，供电控制器的电输出接口连接负载；充电控制器的输出连接第二DC/DC变换器，第二DC/DC变换器连接蓄电池，蓄电池经控制开关连接负载；当工作负载处于低消耗状态或者空载时，供电控制器(1)通过其内部的检测装置将检测的结果通过第一信号输出端口(A)送达充电控制器的信号接入端口(E)，充电控制器(2)将电路接通，通过后面的第二DC/DC变换器将电压调整到蓄电池允许的充电电压范围内开始给蓄电池充电；当工作负载处于高负载或者风电机停止工作时，供电控制器通过其内部的检测装置将检测的结果通过第一信号输出端口(A)送达充电控制器(2)，充电控制器将充电电路关闭，同时供电控制器(1)将检测结果通过第二信号输出端口(B)送达控制开关(3)的信号输入端口(F)，控制开关(3)将蓄电池供电电路接通开始给负载供电。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电蓄能系统，其特征是：在负载前加一个DC/AC直流变交流变换器。
3.根据权利要求1或2所述的一种风力发电蓄能系统，其特征是：所述的蓄电池为钠硫电池。
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