CN102388712A - 一种将风光发电与锂离子电池互补作为动力装置的插秧机 - Google Patents

一种将风光发电与锂离子电池互补作为动力装置的插秧机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种将风光发电与锂离子电池互补作为动力装置的插秧机，属于新能源应用技术领域。阳光照射太阳能电池产生电流，电流通过导电线、控制器、逆变器输入汇流箱，风力吹动叶片旋转、带动直流风力发电机产生电流，电流通过导电线、控制器、逆变器输入汇流箱，在汇流箱汇合后的电流通过导电线输入分流箱，从分流箱输出的电流，供应机前LED灯、机后LED灯和电动机，从锂离子电池输出的电流通过导电线、逆变器输入电动机，在电动机内、电能转换成机械能，机械能通过传动轴传输到机械传动装置后，将机械能传送到各运动部件，用于水田轮的行走、滑行板的滑行、并驱动插秧爪从秧苗箱抓取秧苗按一定的行距和穴距栽插到水稻田里。

Description

一种将风光发电与锂离子电池互补作为动力装置的插秧机
技术领域
本发明涉及一种将风光发电与锂离子电池互补作为动力装置的插秧机，属于新能源应用技术领域。
背景技术
中国地处北半球，国土总面积约960万平方公里，吉林省、辽宁省、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部、台湾西南部等水稻产区年太阳辐射总量为1389-1625KW·h/m2，相当于日辐射量3.8-4.5KW·h/m2，如此丰富的太阳能资源从来没有为插秧机提供过任何动力；中国东部、长江中下游、东南沿海、海南岛和东北平原全年风速大于3m/s的小时数为2000-5000小时，如此丰富的风能资源从来没有为插秧机提供过任何动力；中国有丰富的锂矿，有制造锂离子电池的工业，先进的锂离子动力电池技术也没有应用于为插秧机提供丝毫动力。
分布在中国广大水稻产区的三十多万台动力插秧机依靠何种能源来提供动力呢？目前全部依赖农用汽油和农用柴油来提供动力。2011年，中国已成为世界石油的第一消费大国，中国从国际石油市场进口的石油已占消耗石油总量的一半以上。大量进口石油不仅需要大量的外汇，燃烧大量的石油会加重广大农村的环境污染。如何才能逐步减少中国的三十多万台动力插秧机在进行田间作业时对石油制品的依赖度呢？
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，采用太阳能、风能、锂离子电池三种新能源组合成新的混合动力来向插秧机提供新的能源。根据中国目前推进电动汽车的经验，纯电动汽车的推广难度比较大，推广混合动力汽车比较容易取得成功。借鉴电动汽车进入市场销售的经验，在插秧机上采用新能源混合动力是务实之举。近五年来，中国不仅成为生产太阳能电池的大国，而且已经成为制造各种太阳能电池组件的强国，许多光伏企业都能做到在插秧机上安装太阳能光伏发电系统，中国制造的单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池的光电转换效率不断提高，在插秧机上安装一定面积的太阳能电池组件，已能向电动插秧机提供一部分动力；小型直流风力发电机的制造技术进步快，将重量轻、体积小、功率大的小型直流风力发电机安装到插秧机的上面，也能向电动插秧机提供一部分动力。锂离子动力电池质量比能量已经达到140W·h/KG，体积比能量约为300W·h/L，电压高，储存和循环寿命长，荷电保持能力强，环境污染低，无记忆效应、工作温度范围广，容量大，有足够的力量能驱动插秧机完成田间作业任务。在兼有太阳能资源和风能资源的水稻产区适合推广一种将风光发电与锂离子电池互补作为动力装置的插秧机来节能减排、保护生态环境。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
太阳能电池1、光伏支柱2、第二控制器11B、第二逆变器12B、第二储能电池10B、风电支柱3、直流风力发电机4、叶片5、导电线6、第一控制器11A、第一逆变器12A、第一储能电池10A、汇流箱14、分流箱15、插秧机7、机前LED灯8、牵引杠9、锂离子电池13、第三逆变器12C、电动机16、传动轴17、水田轮18、插秧爪19、滑行板20、扶手21、秧苗箱22、机械传动装置23、机后LED灯24共同组成一种将风光发电与锂离子电池互补作为动力装置的插秧机8；
在插秧机7的外部安装太阳能电池1、光伏支柱2、风电支柱3、直流风力发电机4、叶片5、导电线6、机前LED灯8、机后LED灯24；在插秧机7的内部安装第二控制器11B、第二逆变器12B、第二储能电池10B、第一控制器11A、第一逆变器12A、第一储能电池10A，汇流箱14、分流箱15、锂离子电池13、第三逆变器12C、电动机16、传动轴17、机械传动装置23；在插秧机7的底部安装水田轮18、滑行板20，在插秧机7的后部安装插秧爪19、秧苗箱22、扶手21；
太阳能电池1通过导电线6与第二控制器11B连接，第二控制器11B通过导电线6与第二逆变器12B连接，第二控制器11B通过导电线6与第二储能电池10B连接，第二逆变器12B通过导电线6与汇流箱14连接；直流风力发电机4通过导电线6与第一控制器11A连接，第一控制器11A通过导电线6与第一逆变器12A连接，第一控制器11A通过导电线6与第储能电池10A连接，第一逆变器12A通过导电线6与汇流箱14连接，汇流箱14通过导电线6与分流箱15连接，分流箱15通过导电线6与机前LED灯8连接，分流箱15通过导电线6与机后LED灯24连接，分流箱15通过导电线6与电动机16连接，电动机16通过传动轴17与机械传动装置23连接，机械传动装置23通过传动零部件与各有关工作部件连接。
太阳能电池1是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或化合物太阳能电池。
直流风力发电机4是水平轴直流风力发电机或垂直轴直流风力发电机。
锂离子电池13是液态电介质锂离子电池或固态电介质锂离子电池。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步的描述：
阳光照射太阳能电池产生电流，电流通过导电线、控制器、逆变器输入汇流箱，风力吹动叶片旋转、带动直流风力发电机产生电流，电流通过导电线、控制器、逆变器输入汇流箱，在汇流箱汇合后的电流通过导电线输入分流箱，从分流箱输出的电流，供应机前LED灯、机后LED灯和电动机，从锂离子电池输出的电流通过导电线、逆变器输入电动机，在电动机内、电能转换成机械能，机械能通过传动轴传输到机械传动装置后，将机械能传送到各运动部件，用于水田轮的行走、滑行板的滑行、并驱动插秧爪从秧苗箱抓取秧苗按一定的行距和穴距栽插到水稻田里。
太阳能电池1、光伏支柱2、第二控制器11B、第二逆变器12B、第二储能电池10B、风电支柱3、直流风力发电机4、叶片5、导电线6、第一控制器11A、第一逆变器12A、第一储能电池10A、汇流箱14、分流箱15、插秧机7、机前LED灯8、牵引杠9、锂离子电池13、第三逆变器12C、电动机16、传动轴17、水田轮18、插秧爪19、滑行板20、扶手21、秧苗箱22、机械传动装置23、机后LED灯24共同组成一种将风光发电与锂离子电池互补作为动力装置的插秧机8；
在插秧机7的外部安装太阳能电池1、光伏支柱2、风电支柱3、直流风力发电机4、叶片5、导电线6、机前LED灯8、机后LED灯24；在插秧机7的内部安装第二控制器11B、第二逆变器12B、第二储能电池10B、第一控制器11A、第一逆变器12A、第一储能电池10A，汇流箱14、分流箱15、锂离子电池13、第三逆变器12C、电动机16、传动轴17、机械传动装置23；在插秧机7的底部安装水田轮18、滑行板20，在插秧机7的后部安装插秧爪19、秧苗箱22、扶手21；
太阳能电池1通过导电线6与第二控制器11B连接，第二控制器11B通过导电线6与第二逆变器12B连接，第二控制器11B通过导电线6与第二储能电池10B连接，第二逆变器12B通过导电线6与汇流箱14连接；直流风力发电机4通过导电线6与第一控制器11A连接，第一控制器11A通过导电线6与第一逆变器12A连接，第一控制器11A通过导电线6与第一储能电池10A连接，第一逆变器12A通过导电线6与汇流箱14连接，汇流箱14通过导电线6与分流箱15连接，分流箱15通过导电线6与机前LED灯8连接，分流箱15通过导电线6与机后LED灯24连接，分流箱15通过导电线6与电动机16连接，电动机16通过传动轴17与机械传动装置23连接，机械传动装置23通过传动零部件与各有关工作部件连接。
太阳能电池1是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或化合物太阳能电池。
直流风力发电机4是水平轴直流风力发电机或垂直轴直流风力发电机。
锂离子电池13是液态电介质锂离子电池或固态电介质锂离子电池。
阳光照射安装在光伏支柱2上的太阳能电池1产生直流电，直流电通过导电线6输入第二控制器11B，从第二控制器11B输出的直流电通过导电线6输入第二逆变器12B，在第二逆变器12B内直流电转换成交流电，从第二逆变器12B内输出的交流电通过导电线6输入汇流箱14，从第二控制器11B通过导电线6输出的直流电输入第二储能电池10B储存电能；风力吹动叶片5快速旋转、带动直流风力发电机4产生直流电，直流电通过导电线6输入第一控制器11A，从第一控制器11A输出的直流电通过导电线6输入第一逆变器12A，在第一逆变器12A内直流电转换成交流电，从第一逆变器12A输出的交流电通过导电线6输入汇流箱14，从第一控制器11A通过导电线6输出的直流电输入第一储能电池10A；从汇流箱14输出的交流电通过导电线6输入分流箱15，从分流箱15输出的交流电通过导电线6输入机前LED灯8，从分流箱15输出的交流电通过导电线6输入机后LED灯24，从分流箱15输出的交流电通过导电线6输入电动机16；从锂离子电池13输出的直流电通过导电线6输入第三逆变器12C、在第三逆变器12C内直流电转换成交流电，从第三逆变器12C内输出的交流电通过导电线6输入电动机16、在电动机16内、电能转换成机械能，机械能通过传动轴17传入机械传动装置23，在机械传动装置23内，机械能分别传送到插秧机的有关工作部件，驱动行走轮18在水田中行走，驱动插秧爪19从秧苗箱22中抓取秧苗按照一定的行距和穴距插入稻田。滑行板20承担插秧机7的一部分重量。
现举出实施例如下：
实施例一
阳光照射单晶硅太阳能电池产生电流，电流通过导电线、控制器、逆变器输入汇流箱，风力吹动叶片旋转，带动水平轴直流风力发电机产生电流，电流通过导电线、控制器、逆变器输入汇流箱，在汇流箱汇合后的电流通过导电线输入分流箱，从分流箱输出的电流，供应机前LED灯、机后LED灯和电动机，从液态电介质锂离子电池输出的电流通过导电线、逆变器输入电动机，在电动机内、电能转换成机械能，机械能通过传动轴传输到机械传动装置后，将机械能传送到各运动部件，用于水田轮的行走、滑行板的滑行、并驱动插秧爪从秧苗箱抓取秧苗按一定的行距和穴距栽插到水稻田里。
实施例二
阳光照射多晶硅太阳能电池产生电流，电流通过导电线、控制器、逆变器输入汇流箱，风力吹动叶片旋转，带动垂直轴直流风力发电机产生电流，电流通过导电线、控制器、逆变器输入汇流箱，在汇流箱汇合后的电流通过导电线输入分流箱，从分流箱输出的电流，供应机前LED灯、机后LED灯和电动机，从固态电介质锂离子电池输出的电流通过导电线、逆变器输入电动机，在电动机内、电能转换成机械能，机械能通过传动轴传输到机械传动装置后，将机械能传送到各运动部件，用于水田轮的行走、滑行板的滑行、并驱动插秧爪从秧苗箱抓取秧苗按一定的行距和穴距栽插到水稻田里。

Claims (4)

1.一种将风光发电与锂离子电池互补作为动力装置的插秧机，其特征是，由太阳能电池(1)、光伏支柱(2)、第二控制器(11B)、第二逆变器(12B)、第二储能电池(10B)、风电支柱(3)、直流风力发电机(4)、叶片(5)、导电线(6)、第一控制器(11A)、第一逆变器(12A)、第一储能电池(10A)、汇流箱(14)、分流箱(15)、插秧机(7)、机前LED灯(8)、牵引杠(9)、锂离子电池(13)、第三逆变器(12C)、电动机(16)、传动轴(17)、水田轮(18)、插秧爪(19)、滑行板(20)、扶手(21)、秧苗箱(22)、机械传动装置(23)、机后LED灯(24)共同组成一种将风光发电与锂离子电池互补作为动力装置的插秧机(8)；
在插秧机(7)的外部安装太阳能电池(1)、光伏支柱(2)、风电支柱(3)、直流风力发电机(4)、叶片(5)、导电线(6)、机前LED灯(8)、机后LED灯(24)；在插秧机(7)的内部安装第二控制器(11B)、第二逆变器(12B)、第二储能电池(10B)、第一控制器(11A)、第一逆变器(12A)、第一储能电池(10A)，汇流箱(14)、分流箱(15)、锂离子电池(13)、第三逆变器(12C)、电动机(16)、传动轴(17)、机械传动装置(23)；在插秧机(7)的底部安装水田轮(18)、滑行板(20)，在插秧机(7)的后部安装插秧爪(19)、秧苗箱(22)、扶手(21)；
太阳能电池(1)通过导电线(6)与第二控制器(11B)连接，第二控制器(11B)通过导电线(6)与第二逆变器(12B)连接，第二控制器(11B)通过导电线(6)与第二储能电池(10B)连接，第二逆变器(12B)通过导电线(6)与汇流箱(14)连接；直流风力发电机(4)通过导电线(6)与第一控制器(11A)连接，第一控制器(11A)通过导电线(6)与第一逆变器(12A)连接，第一控制器(11A)通过导电线(6)与第一储能电池(10A)连接，第一逆变器(12A)通过导电线(6)与汇流箱(14)连接，汇流箱(14)通过导电线(6)与分流箱(15)连接，分流箱(15)通过导电线(6)与机前LED灯(8)连接，分流箱(15)通过导电线(6)与机后LED灯(24)连接，分流箱(15)通过导电线(6)与电动机(16)连接，电动机(16)通过传动轴(17)与机械传动装置(23)连接，机械传动装置(23)通过传动零部件与各有关工作部件连接。
2.根据权利要求1所述的一种将风光发电与锂离子电池互补作为动力装置的插秧机，其特征是，所述的太阳能电池(1)是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或化合物太阳能电池。
3.根据权利要求1所述的一种将风光发电与锂离子电池互补作为动力装置的插秧机，其特征是，所述的直流风力发电机(4)是水平轴直流风力发电机或垂直轴直流风力发电机。
4.根据权利要求1所述的一种将风光发电与锂离子电池互补作为动力装置的插秧机，其特征是，所述的锂离子电池(13)是液态电介质锂离子电池或固态电介质锂离子电池。
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