CN102352697A

CN102352697A - 风光互补立体车库系统

Info

Publication number: CN102352697A
Application number: CN2011102572660A
Authority: CN
Inventors: 贲礼进; 陈继永; 浦振托
Original assignee: Nantong Textile Vocational Technology College
Current assignee: Nantong Textile Vocational Technology College
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2012-02-15

Abstract

本发明公开了一种风光互补立体车库系统，所述的风光互补立体车库系统包括风光互补发电系统和与所述风光互补发电系统相连的立体车库电气系统；所述风光互补发电系统包括风力发电系统、光伏发电系统，所述立体车库电气系统包括控制器二和直接与上述风光互补发电系统相连的检测装置、横移直流电机和升降直流电机。本发明风光互补发电系统结构紧凑，占据空间小，可安装在立体车库顶部；采用风能和太阳能互补发电，驱动立体车库的运转，资源可再生，对环境无污染，绿色环保，有利于立体车库的大规模推广。

Description

风光互补立体车库系统

技术领域

本发明涉及一种立体车库，特别涉及一种依靠风力和太阳能互补发电为蓄电池充电，直接驱动横移和提升电机的风光互补立体车库系统。

背景技术

随着我国社会经济的发展和城市化进程的加快，汽车保有量也在不断提高。随之而来的是停车难问题，特别是在市中心或一些老小区内，出现了严重的占道停车，占用居住小区绿地，造成静态交通混乱现象。为解决这一难题，立体车库越来越多的被使用。立体车库具备占地面积少，有效车位多，优越的使用性能，方便的操作方式，快捷的存取速度，管理人员数量少，便于防盗等特点。

垂直循环式立体车库存或取一辆车要耗电1度左右，即便耗能最低的水平循环式立体车库存或取一辆车也要耗电0.5度左右，其他种类立体车库耗能介于这二者之间。由此可见，一个60车位的小型水平循环式立体车库，如果各车位均正常使用，每日各车位均存车一次，取车一次，则每日耗电量需要60度左右，一个月耗电要在1800度左右，而垂直循环式立体车库耗电则需要3600度左右，耗电量较高。目前，立体车库供电均有电网提供，二而电网电能多由煤炭、石油等不可再生能源转换。随着社会经济的发展，对能源的需求也越来越大，煤炭、石油等资源储备有限，并且使用中存在环境污染问题。而且，在车库使用中如果电网出现故障，不能正常供电时，会造成车库不能正常运转，影响用户的使用。

发明内容

发明目的：本发明为了解决现有技术的不足，提供了一种使用风力发电和太阳能发电的风光互补立体车库系统，该立体车库系统结构紧凑、价廉高效。

本发明采用的技术方案：一种风光互补立体车库系统，所述的风光互补立体车库系统包括风光互补发电系统和与所述风光互补发电系统相连的立体车库电气系统；所述风光互补发电系统包括风力发电系统、光伏发电系统，所述风力发电系统包括集风腔、位于所述集风腔上的风力机和安装在所述集风腔下方的直驱永磁电机和蓄电池组，所述直驱永磁电机和蓄电池组外面设有防水密封箱，所述防水密封箱立于所述集风腔下方支撑所述集风腔，所述直驱永磁电机和蓄电池组之间连有AC/DC转换装置；所述光伏发电系统包括安装在所述集风腔向阳面的光伏组件，所述光伏组件与蓄电池组之间连有经DC/DC转换装置；所述立体车库电气系统直接与上述风光互补发电系统中的蓄电池组相连的检测装置、横移直流电机和升降直流电机。

作为本发明进一步改进，所述风光互补发电系统内设有电网和与所述电网相连的蓄电池交流充电器，所述蓄电池交流充电器直接与所述蓄电池组相连，电网作为备用电源，保证了车库可在长时间阴雨天气无风的季节或者无风光照的季节稳定使用。

所述风光互补发电系统内设有控制器一，所述风力机、直驱永磁电机、AC/DC转换装置、DC/DC转换装置、蓄电池交流充电器、蓄电池组均通过控制器一直接控制；所述控制器一作为风光互补发电系统控制器，负责风力发电的最大功率跟踪、风机的失速控制、AC/DC转换控制、光伏发电的最大功率跟踪、DC/DC转换控制、蓄电池充放电控制、蓄电池过充过放保护、电网电能的切换控制。

所述立体车库电气系统内设有控制器二，所述检测装置、横移直流电机和升降直流电机均通过控制器二直接控制，升降直流电机和横移直流电机的个数根据立体车库种类和设计选择。

作为本发明进一步改进，所述风力机包括Y型垂直轴风力机和安装在所述Y型垂直轴风力机下面的S型风力机。选用叶尖速比大，输出功率高的Y型垂直轴风力机作为主要获能装置，Y型垂直轴风力机直接驱动永磁同步发电机转子，无需偏航装置，无需增速齿轮箱，因为其产生气动噪音非常少，故适合在城市公共设施和居民小区使用。因Y型垂直轴风力机启动力矩低，不具备自启动能力，因此配备同轴的S型风力机。

作为本发明进一步改进，所述集风腔为弧形集风腔。在风力机下方的塔架上装有弧形集风腔，以提高作用在风力机叶片上的风速，提高风能利用率，且对任何风向都有效，减少运行时S型风力机对Y型风力机的影响。

作为本发明进一步改进，所述检测装置包括车位检测、来车检测、车身位置检测和用于用户操作的人际人机接口界面。控制器二用于接收检测信号，并根据设计的控制策略进行车辆或车位的调度。

本发明将光伏组件安装在集风腔的向阳面，将永磁发电机和蓄电池组安装在集风腔下，减少占地面积，提高空间利用率。所述防水密封腔支撑所述弧形集风腔，所述弧形集风腔可用作防水密封箱上盖，结构紧凑，节省材料与空间。

工作原理：风力机带动直驱永磁同步发电机转子转动，产生交流电能，由于风速的变化，风力发电机产生的交流电能的电压和频率多变，需经AC/DC转换装置转换成稳定的直流电能，对蓄电池组进行充电；光伏组件经DC/DC转换进行最大功率跟踪，然后输出的直流电能对蓄电池组进行充电。风力和太阳能产生的电能对蓄电池充电，再由蓄电池提供电能驱动车库运转，保证了风力资源和太阳能资源的高效利用，采用电网作为备用电源，在长时间风力资源和太阳能资源较少不能发电的情况下，或发电系统出现故障时，蓄电池中电能减少到一定程度，此时利用电网电能对蓄电池充电，维持车库的正常运转，保证车库运行的稳定性。立体车库的车位横移或升降选用直流电机，无需逆变装置，节省了DC/AC转换装置，减少建设成本和维护成本，结构简单，且其过载能力强，能承受频繁冲击负载。调速特性好，运行平稳，噪声低，启动、制动快。

有益效果：本发明风光互补立体车库系统安全可靠、结构紧凑、占据空间小，可安装在立体车库顶部；采用风能和太阳能互补发电，驱动立体车库的运转，由于使用蓄电池组进行储能，短时间无风、无光照，立体车库仍能正常运转，资源可再生，对环境无污染，绿色环保，有利于立体车库的大规模推广。

附图说明

图1是本发明风光互补立体车库系统内部结构工作流程图；

图2是本发明的风光互补发电系统结构示意图；

图3是本发明的S型风力机示意图；

图4是本发明的集风腔主视图；

图5是本发明的集风腔俯视图；

图6是本发明的集风腔剖面示意图；

图7是本发明的Y型风力机工作原理分析图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种风光互补立体车库系统，所述的风光互补立体车库系统包括风光互补发电系统和与所述风光互补发电系统相连的立体车库电气系统；所述风光互补发电系统包括控制器一、风力发电系统、光伏发电系统，所述风力发电系统包括弧形集风腔1、位于所述弧形集风腔1上的风力机和安装在所述弧形集风腔1下方的直驱永磁电机2和蓄电池组3，所述风力机包括Y型垂直轴风力机6和安装在所述Y型垂直轴风力机6下面的S型风力机7，所述直驱永磁电机2和蓄电池组3外面设有防水密封箱4，所述防水密封箱4立于所述弧形集风腔1下方支撑所述弧形集风腔1，所述直驱永磁电机2和蓄电池组3之间连有AC/DC转换装置；所述光伏发电系统包括安装在所述弧形集风腔1向阳面的光伏组件5，所述光伏组件5与蓄电池组3之间连有经DC/DC转换装置；所述风光互补发电系统内还设有电网和与所述电网相连的蓄电池交流充电器，所述蓄电池交流充电器直接与所述蓄电池组3相连，所述风力机、直驱永磁电机2、AC/DC转换装置、DC/DC转换装置、蓄电池交流充电器、蓄电池组3均通过控制器一直接控制。所述立体车库电气系统包括控制器二和直接与上述风光互补发电系统中的蓄电池组3相连的检测装置、横移直流电机和升降直流电机，所述检测装置包括车位检测、来车检测、车身位置检测和用于用户操作的人际人机接口界面，所述检测装置、横移直流电机和升降直流电机均通过控制器二直接控制。

如图3所示，叶片的凹面所受的阻力远大于叶片凸面所受阻力，利用这一原理提高启动力矩，降低启动风速。

图4为集风腔主视图，图5为集风腔俯视图，集风腔外部形状如喇叭口，由内外两层弧形面组成中空的腔体，上下端面均为圆形，腔体先水平后呈弧形上升状，在两层之间沿弧形将整个腔体分成若干个小腔体，每个腔体下口水平，上口倾斜向上，且下口粗上口细。由于集风腔为圆形设计，因此不论哪个方向的来风，均可进入其对应方向的水平口，然后由上口送出。在风力机启动后，原来起推动作用的S型风力机会拖累Y型风力机，降低其风能利用率，因此根据风能浓缩理论设计了弧形集风腔，以便提高作用在叶片上的风速，从而提高风能利用率，减少S型风力机带来的影响。这种风力机整体风能利用率可达到23%以上，而启动风速只需2m/s。

图6为集风腔主视图的剖视结构示意图，风由水平口A进入，由上口B流出。根据质量守恒定律，单位时间内流过A口的风能质量等于流过B口的风能质量。已知，m=ρVS，式中，m表示单位之间流过管口的气体质量，ρ表示气体密度，V表示风速，S表示管口面积。由此推出，m_a=m_b，因此ρ_aV_aS_a=ρ_bV_bS_b，而ρ_a=ρ_b，故V_aS_a=V_bS_b，V_a/V_b=S_b/S_a。如果设计S_a=3S_b，则V_b=3V_a，这为理论计算，没有考虑空气在墙体内流动的摩擦及阻力损耗，再考虑倾角的影响，在实际使用中，若S_a=3S_b，可将作用在叶片上的风速提高1.3倍以上。

图7为根据叶素理论，对Y型风力机叶片在不同位置的工作原理分析。图中，V为风速，Vt为叶片的切向速度，w为空气与叶片的相对速度。由w=V-Vt，如果已知V和Vt，根据向量法可求得w和叶片所受气动力F。气动力F为气流流过叶片时产生的升力F_l和阻力F_d的合力，其中，F_l垂直于w，F_d平行于w。根据空气动力学理论可知，F=

C_rρSV²,F_d=

C_DρSV², F_l=

C_lρSV²。其中，C_r为总气动力系数，C_D为阻力系数，C_l为升力系数，ρ为空气密度，V为风速，S为叶片面积。不同的迎风面将产生不同的气动力系数，但对于定桨距风力机的同一叶片，在同一位置，气动力系数是一定的。由此可见风速V将直接影响叶片所受升力、阻力和合力。而由F引起的气动俯仰力矩M=

C_mρSlV²，C_m表示俯仰力矩系数，l表示弦长。若C_m、ρ、S、l一定，采用前面所述的S_a=3S_b的集风腔，则气动俯仰力矩将达到1.6倍以上。

Claims

1.一种风光互补立体车库系统，其特征在于：所述的风光互补立体车库系统包括风光互补发电系统和与所述风光互补发电系统相连的立体车库电气系统；

所述风光互补发电系统包括风力发电系统、光伏发电系统，所述风力发电系统包括集风腔（1）、位于所述集风腔（1）上的风力机和安装在所述集风腔（1）下方的直驱永磁电机（2）和蓄电池组（3），所述直驱永磁电机（2）和蓄电池组（3）外面设有防水密封箱（4），所述防水密封箱（4）立于所述集风腔（1）下方支撑所述集风腔（1），所述直驱永磁电机（2）和蓄电池组（3）之间连有AC/DC转换装置；所述光伏发电系统包括安装在所述集风腔（1）向阳面的光伏组件（5），所述光伏组件（5）与蓄电池组（3）之间连有DC/DC转换装置；

所述立体车库电气系统包括直接与上述风光互补发电系统中的蓄电池组（3）相连的检测装置、横移直流电机和升降直流电机。

2.根据权利要求1所述风光互补立体车库系统，其特征在于：所述风光互补发电系统内设有电网和与所述电网相连的蓄电池交流充电器，所述蓄电池交流充电器直接与所述蓄电池组（3）相连。

3.根据权利要求1所述风光互补立体车库系统，其特征在于：所述风光互补发电系统内设有控制器一，所述风力机、直驱永磁电机（2）、AC/DC转换装置、DC/DC转换装置、蓄电池交流充电器、蓄电池组（3）均通过控制器一直接控制。

4.根据权利要求1所述风光互补立体车库系统，其特征在于：所述立体车库电气系统内还设有控制器二，所述检测装置、横移直流电机和升降直流电机均通过控制器二直接控制。

5.根据权利要求1所述风光互补立体车库系统，其特征在于：所述风力机包括Y型垂直轴风力机（6）和安装在所述Y型垂直轴风力机（6）下面的S型风力机（7）。

6.根据权利要求1所述风光互补立体车库系统，其特征在于：所述集风腔（1）为弧形集风腔。

7.根据权利要求1所述风光互补立体车库系统，其特征在于：所述检测装置包括车位检测、来车检测、车身位置检测和用于用户操作的人际人机接口界面。