CN103758703A - 风能制气发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风能制气发电系统，属于发电技术领域。所述系统包括空气压缩子系统和风力发电子系统，其特征在于，空气压缩子系统包括圆轮，该圆轮上交替设置有N极性磁铁和S极性磁铁，发电子系统包括定子圆环，该圆环上设置于圆轮之外周并设置有多组线圈；风车轴固连接于圆轮的中心。本发明提供的系统在利用风能产生电能的同时，也产生了压缩空气，将风能以压缩空气的形式存储起来，当电网负荷较重时，利用压缩空气产生电能以补充电网的不足。

Description

风能制气发电系统
技术领域
本发明涉及一种风能制气发电系统，属于发电技术领域。
背景技术
现有技术中的能源转换往往是先将一种能源转换为另一种能源，再将另一种能量转换成其它能量，如风力发电，其通过风车带动风轮机，而后用风轮机带动发电机进行发电。风力空气压缩，其通常是利用风车带动圆轮，用圆轮带动曲杆和连杆，连杆带动活塞，活塞将气缸内的空气进行压缩而后存储于储气容器，即将风能转换为气能，而后再利用储气容器内的压缩空气带动气轮机，气轮机带动发电机进行发电；或者是将风能转换为电能，再将电能转换为气能，现有技术中的这些能量转换形式都不是同时进行的，这使某些部件的功能没有得到充分利用，同时，也造成了能源的浪费。
发明内容
为克服现有技术中存在的缺点，本发明的发明目的是提供一种风能制气发电系统，所述系统在产生电能的同时，也将空气进行了压缩，将风能以压缩空气的形式存储起来。
为实现所述发明目的，本发明提供一种风能制气发电系统，其包括空气压缩子系统和风力发电子系统，其特征在于，空气压缩子系统包括圆轮，磁铁的N极性和S极性交替设置在该圆轮上，发电子系统包括定子圆环，该圆环上设置有多组线圈；风车轴固连接于圆轮的中心。
优选地，圆轮上设置有凸形连接钮，其连接于气缸的曲柄，曲柄连接于气缸的连杆，连杆连接于气缸的活塞。
优选地，气缸通过第一换向阀交替与第一储气容器和第二储气容器接通。
优选地，第一储气容器和第二储气容器通过第二换向阀交替给气动马达提供压缩空气。
优选地，风能制气发电系统还包括控制器、整流器和第一逆变器，风车带动圆轮旋转，多组线圈输送的交流电，该交流电经整流器整流、滤波变换为直流电压，该直流电压提供给逆变器，经逆变转换为三相交流电，提供给电网。
优选地，风能制气发电系统还包括发电机和第二逆变器，气动马达驱动发电机的定子旋转，发电机的定子上的线圈输出交流电，经整流、滤波和逆变后提供给电网。
优选地，控制器根据第一储气容器和第二储气容器内的压缩空气的压强控制第一换向阀的工作状态。
优选地，第一储气容器和第二储气容的排气口分别设置有电磁阀，控制器根据电网的负荷控制两个电磁阀的工作状态。
优选地，控制器给第二换向阀提供控制信号以使第一储气容器和第二储气容器交替给气动马达提供压缩空气。
与现有技术相比，本发明提供的系统在产生电能的同时，也产生了压缩空气，在电网需要电能较多时，可以利用压缩空气产生电能以补充电能的不足。
附图说明
  图1是本发明提供的风能制气发电系统的总体框图；
图2是本发明提供的风能制气发电系统中的控制器制气过程的控制流程图；
图3是本发明提供的风能制气发电系统中的控制器发电过程的控制流程图。
具体实施方式
   下面结合附图详细说明本发明。
图1是本发供明提供的风能制气发电系统的总体框图；如图1所示，风能制气发电系统包括空气压缩子系统和风力发电子系统，空气压缩子系统包括圆轮，磁铁的N极性和S极性交替设置在该圆轮上，发电子系统包括定子圆环，该圆环上设置有多组线圈。
更具体的，空气压缩系统包括圆轮4、气缸7、活塞8、连杆6、曲杆5、第一储气容器、第二储气容器和第一换向阀11，其中，圆轮上交替设置有N极性磁铁和S极性磁铁；风车轴固连接于圆轮的中心。活塞活动设置于气缸内；连杆的一端与活塞相固连；连杆的另一端与曲杆的第一端相连；风车的轴固定于旋转轴3的中心以使风车旋转时，圆轮也随之旋转；曲杆的第二端活动连接于圆轮偏离圆心的地方，气缸的底部设置有进气口和排气口，进气口处设置有单向进气阀9，排气口处设置有单向排气阀10；气缸的排气口经单向排气阀连通于换向阀的进气口中，换向阀的两个排气口分别连接于第一储气容器和第二储气容器的进气口中。第一储气容器和第二储气容器的分别通过第一电磁阀12和第二电磁阀13向外供气，其内分别设置有第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器和第二压力传感器分别连接于控制器，控制器根据第一压力传感器和第二压力传感器的信号控制第一换向阀的工作状态。控制器根据电网的负荷控制第一电磁阀12和第二电磁阀13的工作状态。
风能制气发电系统还包括控制器、整流器、第一逆变器和第一电压采集电路，风车带动圆轮旋转，多组线圈输送的交流电，该交流电经由D1、D2、D3、D4、D5和D6组成的整流器整流、经由电感L和电容C组成的低通滤波器滤波变换为直流电压，该直流电压提供给第一逆变器，经逆变转换为三相交流电，提供给电网。第一电压采集电路用于采集第一逆变器输出的电压的电压信号，并提供给控制器；电网上还设置有电流信号采集电路。当风车带动圆轮旋转的同时，曲杆也跟着旋转，曲杆带动连杆向上移动，活塞8向气缸顶部移动，进气阀9打开，外界的空气注入气缸7，圆轮逆时针旋转了180度时，活塞8移动到最上端，气缸7注满了空气，接着，圆轮带动曲杆继续逆时针旋转，曲杆带动连杆向下移动，活塞8向气缸底部移动，单向进气阀关闭，单向排气阀9打开，气缸7内的空气压缩经换向阀排放到第一储气容器或者第二储容器内；圆轮逆时针旋转了360度时，活塞8移动到气缸的底端，气缸8内的空气全部注入到储气容器内。如此循环，在将空气体压缩到储气容器内的同时，圆环上的线圈产生了交流电。
风能制气发电系统还包括气动马达、发电机、第二逆变器、第二电压采集电路和数控开关，气动马达驱动发电机的定子旋转，发电机的定子上的线圈输出交流电，传送给第二逆变器转换三相交流器，第二电压采集电路用于采集第二逆变器输出的电压的电压信号，并提供给控制器。控制器给第二换向阀提供控制信号以使第一储气容器和第二储气容器交替给气动马达提供压缩空气。控制器根据第一电压信号采集电路采集的电压信号、第二电压信号采集电路采集的电压信号和电流信号采集电路采集的电流信号控制第一逆变器、第二逆变器输出的电压信号的振幅和相位，并控制数控开关的工作状态。
   图2是本发明提供的风能制气发电系统中的控制器制气过程的控制流程图。控制器的控制过程如下：
步骤1：控制器分别给第一电磁阀和第二电磁阀发送控制信号，使第一储气容器停止向外供气；
步骤2：检测第一压力传感器的信号；
步骤3：判断，如果第一压力传感器的平均压强小于第一压强设定值，则执行步骤4，否则执行步骤7；
步骤4：给第一换向阀提供控制信号，使空气压缩气缸给第一储气容器充气，并延迟一段时间T；
步骤5：检测第一压力传感器的信号；
步骤6：判断，如果第一压力传感器的平均压强仍然小于第一压强设定值，则返回步骤4，否则执行步骤7；
步骤7：检测第二压力传感器的信号；
步骤8：判断，如果第二压力传感器的平均压强小于第一压强设定值，则执行步骤9，否则返回到步骤2；
步骤9：给第一换向阀提供控制信号，使空气压缩气缸给第二储气容器充气，并延迟一段时间T；
步骤10：检测第二压力传感器的信号；
步骤11：判断，如果第二压力传感器的平均压强仍然小于第一压强设定值，则返回步骤9，否则返回步骤2。
图3是本发明提供的风能制气发电系统中的控制器发电过程的控制流程图。控制器的控制过程如下：
步骤1：分别给第一电磁阀和第二电磁阀发送控制信号，使第一储气容器和第二储气容器的停止向外供气；
步骤2：检测电流采样电路所采样电网的电流信号；
步骤3：判断，如果所采样的电流信号的平均电流大于第一电流设定值，则执行步骤4，否则执行步骤5；
步骤4：延迟一段时间T；
步骤5：检测电流采样电路所采样电网的电流信号；
步骤6：判断，如果所采样的电流信号的平均电流仍然大于第一电流设定值，则执行步骤7，否则执行步骤24；
步骤7：给第一电磁阀和第二电磁阀发送控制信号，使第一储气容器和第二储气容器的向外供气；
步骤8：检测第一压力传感器；
步骤9：判断，如果第一压力传感器的所传送第一储气容器中的压缩空气的压强大于第二压强设定值，则给第二换向阀提供控制信号，使第一储气容器通过第二换向阀向气动马达供气，气动马达驱动发电机发电，第二逆变器在控制器的控制下将发电机所产生的电变为三相交流电，而后执行步骤10；如果小于第二压强设定值，则执行步骤13；
步骤10：检测第一和第二电压采样电路所采样的三相电压信号的相位；
步骤11：判断，如果第二电压采样电路所采样的三相电压信号的相位与第一电压采样电路所采样的三相电压信号的相位分别相等，则执行步骤12，否则，给第二逆变器发送控制信号，调整第二逆变器输出的三相电压的相位，并返回到步骤10；
步骤12：使数控开关闭合，第二逆变器输出的三相交流并入电网；
步骤13：延时，检测第一压力传感器所检测的第一储气容器中的空气的压强；
步骤14：判断：如果第一储气容器中的空气的压强小于第二压强设定值，则执行步骤15；否则返回步骤13；
步骤15：使数控开关断开以使第二逆变器与电网断开，并给第一储气容器充气；
    步骤16：检测第二压力传感器的信号；
步骤17：判断，如果第二压力传感器的所传送第二储气容器的压缩空气的压强大于第二压强设定值，则给第二换向阀提供控制信号，使第二储气容器通过第二换向阀向气动马达供气，气动马达驱动发电机发电，第二逆变器在控制器的控制下将所产生的电变为三相交流电，而后执行步骤18；如果小于第二压强设定值，则执行步骤21；
步骤18：检测第一和第二电压采样电路所采样的三相电压信号的相位；
步骤19：判断，如果第二电压采样电路所采样的三相电压信号的相位与第一电压采样电路所采样的三相电压信号的相位分别相等，则执行步骤20，否则，给第二逆变器发送控制信号，调整第二逆变器输出的三相电压的相位，并返回到步骤18；
步骤20：使数控开关闭合，第二逆变器输出的三相电并入电网；
步骤21：延时，检测第二压力传感器所检测的第二储气容器中的空气的压强；
步骤22：判断：如果第二储气容器中的空气的压强小于第二压强设定值，则执行步骤23；否则返回步骤21；
步骤23：使数控开关断开使第二逆变器与电网断开，给第二储气容器充气；
步骤24：延迟一段时间T；
步骤25：检测电流采样电路所采样的电流信号；
步骤26：判断，如果所采样的电流信号的平均电流小于第二电流设定值，则执行步骤27，否则返回到步骤24，第二电流设定值大于第一电流设定值；
    步骤27：给第一电磁阀和第二电磁阀发送控制信号，使第一储气容器和第二储气容器停止向外供气，并给第二换向阀提供控制信号使其停止工作，给数控开关发送控制信号使其断开，而后返回到步骤2。
另外，本发明提供的利用高功率变压器和低功率变压器进行供电的电路还包括开关电路，其输入220V交流电，并给控制器提供+5V，+12V，+24V的直流电源。
本发明提供的系统所产生的交流电压，可供村、镇、工厂等用电，可用于加热取暧、抽水、抽油等。
以上结合附图详细说明了本发明的工作原理，但是具体实施方式仅是用于示范地说明本发明。说明书仅是用于解释权利要求书。但本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明批露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种风能制气发电系统，其包括空气压缩子系统和风力发电子系统，其特征在于，空气压缩子系统包括圆轮，磁铁的N极性和S极性交替设置在该圆轮上，发电子系统包括定子圆环，该圆环上设置于圆轮之外周并设置有多组线圈；风车轴固连接于圆轮的中心。
2.根据权利要求1所述的风能制气发电系统，其特征在于，圆轮上设置有凸形连接钮，其连接于气缸的曲柄，曲柄连接于气缸的连杆，连杆连接于气缸的活塞。
3.根据权利要求2所述的风能制气发电系统，其特征在于，气缸通过第一换向阀交替与第一储气容器和第二储气容器接通。
4.根据权利要求3所述的风能制气发电系统，其特征在于，第一储气容器和第二储气容器通过第二换向阀交替给气动马达提供压缩空气。
5.根据权利要求4所述的风能制气发电系统，其特生在于，还包括控制器、整流器和第一逆变器，风车带动圆轮旋转，多组线圈输送的交流电，该交流电经整流器整流、滤波变换为直流电压，该直流电压提供给逆变器，经逆变转换为三相交流电，提供给电网。
6.根据权利要求5所述的风能制气发电系统，其特生在于，还包括发电机和第二逆变器，气动马达驱动发电机的定子旋转，发电机的定子上的线圈输出交流电，经整流、滤波和逆变后提供给电网。
7.根据权利要求6所述的风能制气发电系统，其特征在于，控制器根据第一储气容器和第二储气容器内的压缩空气的压强控制第一换向阀的工作状态。
8.根据权利要求7所述的风能制气发电系统，其特征在于，第一储气容器和第二储气容的排气口分别设置有电磁阀，控制器根据电网的负荷控制两个电磁阀的工作状态。
9.根据权利要求8所述的风能制气发电系统，其特征在于，控制器给第二换向阀提供控制信号以使第一储气容器和第二储气容器交替给气动马达提供压缩空气。
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