CN104600904A - 基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法 - Google Patents

Abstract

基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法，基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法。解决现有风力发电系统在风力弱的情况下，发出的电能质量差的问题。角度传感器、地磁传感器和光传感器将采集的信号实时的发送至控制电路，且控制电路通过电能检测电路实时的采集风力发电塔的风力发电机输出的电流值，当控制电路采集到的风力发电塔的风力发电机输出的电流值小于或等于设定的标准值时，太阳能电池板开始工作，且控制电路控制太阳能电池板的朝向，太阳能电池板发出的电能使助力电动机运转，助力电动机通过2号齿轮带动风力发电塔的1号齿轮运转。本发明主要用于风力发电领域。

Description

基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法

技术领域

本发明属于辅助风力发电领域。

背景技术

风能是一种取之不尽、用之不竭的自然资源，开发潜力巨大。我国风力发电在新疆、内蒙古等地区已经有了一定规模的发展。由于自然风具有非常大的不确定性，受季节和天气等因素的影响严重。发电效率及电能质量又是收到风力强度的直接影响，因此在一些风力较小的天气，风车并不能达到良好的发电效果。

风力发电装置大多铺设在地域广阔平坦、阳光充足的地区，太阳能也有非常大的利用空间。本发明就是鉴于这一情况，设计了风能和太阳能联合发电装置。将太阳能转化为电能，供给电动机助力驱动风车转动，提高风车旋转速度。不但能够更加合理的利用地域空间，而且通过太阳能助力，也能够减小风力发电单独工作受天气环境影响程度，使发电效率及电能质量得到很好改善。另外两者的联合使用，也能够较单独工作时节省出一套电能变换装置。

发明内容

本发明是为了解决现有风力发电系统在风力弱的情况下，发出的电能质量差的问题，本发明提供了基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法。

基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法，太阳能助力式风力发电装置包括控制电路、风力发电塔、太阳能电池板、助力电动机、角度传感器、地磁传感器、光传感器、电能检测电路、驱动电路、2号电动机；

角度传感器、地磁传感器和光传感器均固定在太阳能电池板上，太阳能电池板的电信号输出端与助力电动机的电信号输入端连接，

角度传感器的角度信号输出端与控制电路的角度信号输入端连接，地磁传感器的地磁信号输出端与控制电路的地磁信号输入端连接，光传感器的光信号输出端与控制电路的光信号输入端连接，

助力电动机固定在风力发电塔的支柱上，助力电动机的转动输出轴与2号齿轮的转动输入轴转动连接，2号齿轮的咬齿与风力发电塔的1号齿轮的咬齿啮合，

风力发电塔的风力发电机的电信号输出端同时与电能检测电路的电信号输入端和电能变换柜的电信号输入端连接，

电能检测电路的电信号输出端与控制电路的电信号输入端连接，控制电路的控制信号输出端与驱动电路的控制信号输入端连接，驱动电路的驱动信号输出端与2号电动机的驱动信号输入端连接，2号电动机的动力输出轴带动传动机构控制太阳能电池板转动；

该方法包括如下步骤：

首先，使风力发电塔、角度传感器、地磁传感器、光传感器、电能检测电路、驱动电路、2号电动机、控制电路处于工作状态，

其次，角度传感器和地磁传感器分别对太阳能电池板的俯仰角和方位角进行采集，光传感器对太阳的角度和方位进行采集，

角度传感器、地磁传感器和光传感器将采集的信号实时的发送至控制电路，且控制电路通过电能检测电路实时的采集风力发电塔的风力发电机输出的电流值，

当控制电路采集到的风力发电塔的风力发电机输出的电流值小于或等于设定的标准值时，太阳能电池板开始工作，且控制电路控制太阳能电池板的朝向，太阳能电池板发出的电能使助力电动机运转，助力电动机通过2号齿轮带动风力发电塔的1号齿轮运转。

原理分析：在设备运行过程中，角度传感器和地磁传感器对太阳能电池板的俯仰角和方位角进行采集，光传感器对太阳的角度和方位进行采集，角度传感器、地磁传感器和光传感器将采集的信号实时的发送至控制电路，且控制电路实时的采集风力发电塔的风力发电机输出的电信号，检测该电能的质量，并通过控制太阳能电池板的朝向，使太阳能电池板更有效的接收阳光并发电，此电能使助力电动机运转，并辅助风力发电塔有效的运转，并发出高质量的电能。

太阳能电池板利用光伏发电产生电能，驱动助力电机转动。风力强度小且阳光足时，助力电动机能够辅助驱动风力发电机7。

当风力强度足够时，风轮单独旋转带动风力发电机7发电，且太阳能电池板不工作，1号齿轮带动2号齿轮运动。风力发电机以风轮旋转的驱动力为主力，以利用太阳能发电工作的助力电动机驱动力为辅力，共同驱动风力发电机发电。

风力发电机发出的电能经过电能变换柜中的逆变器等电能变换装置进行变流，升压后并入电网。

本发明带来的有益效果是，在风力发电塔的风力发电机输出的电能信号质量较差时，以利用太阳能发电工作的助力电动机驱动力为辅力，共同驱动风力发电机发电，通过控制太阳能电池板的朝向，带动助力电动机运转，从而提高风力发电塔的风力发电机输出电能的质量，且与传统风力发电装置相比，输出电能的质量提高了5％以上。

附图说明

图1为本发明所述的太阳能助力式风力发电装置的原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法，太阳能助力式风力发电装置包括控制电路10、风力发电塔、太阳能电池板3、助力电动机8、角度传感器1、地磁传感器2、光传感器4、电能检测电路9、驱动电路11、2号电动机12；

角度传感器1、地磁传感器2和光传感器4均固定在太阳能电池板3上，太阳能电池板3的电信号输出端与助力电动机8的电信号输入端连接，

角度传感器1的角度信号输出端与控制电路10的角度信号输入端连接，地磁传感器2的地磁信号输出端与控制电路10的地磁信号输入端连接，光传感器4的光信号输出端与控制电路10的光信号输入端连接，

助力电动机8固定在风力发电塔的支柱上，助力电动机8的转动输出轴与2号齿轮5的转动输入轴转动连接，2号齿轮5的咬齿与风力发电塔的1号齿轮6的咬齿啮合， 

风力发电塔的风力发电机7的电信号输出端同时与电能检测电路9的电信号输入端和电能变换柜13的电信号输入端连接，

电能检测电路9的电信号输出端与控制电路10的电信号输入端连接，控制电路10的控制信号输出端与驱动电路11的控制信号输入端连接，驱动电路11的驱动信号输出端与2号电动机12的驱动信号输入端连接，2号电动机12的动力输出轴带动传动机构控制太阳能电池板3转动；

该方法包括如下步骤：

首先，使风力发电塔、角度传感器1、地磁传感器2、光传感器4、电能检测电路9、驱动电路11、2号电动机12、控制电路10处于工作状态，

其次，角度传感器1和地磁传感器2分别对太阳能电池板3的俯仰角和方位角进行采集，光传感器4对太阳的角度和方位进行采集，

角度传感器1、地磁传感器2和光传感器4将采集的信号实时的发送至控制电路10，且控制电路10通过电能检测电路9实时的采集风力发电塔的风力发电机7输出的电流值，

当控制电路10采集到的风力发电塔的风力发电机7输出的电流值小于或等于设定的标准值时，太阳能电池板3开始工作，且控制电路10控制太阳能电池板3的朝向，太阳能电池板3发出的电能使助力电动机8运转，助力电动机8通过2号齿轮5带动风力发电 塔的1号齿轮6运转。

本实施方式中，太阳能电池板利用光伏发电产生电能，驱动助力电机转动。风力强度小且阳光足时，助力电动机8能够辅助驱动风力发电机7。

当风力强度足够时，风轮单独旋转带动风力发电机7发电，且太阳能电池板3不工作，1号齿轮6带动2号齿轮5运动。风力发电机以风轮旋转的驱动力为主力，以利用太阳能发电工作的助力电动机驱动力为辅力，共同驱动风力发电机发电。

风力发电机发出的电能经过电能变换柜中的逆变器等电能变换装置进行变流，升压后并入电网。

控制电路10、风力发电塔和太阳能电池板3均为现有的技术，在设备运行过程中，角度传感器1和地磁传感器2对太阳能电池板3的俯仰角和方位角进行采集，光传感器4对太阳的角度和方位进行采集，角度传感器1、地磁传感器2和光传感器4将采集的信号实时的发送至控制电路10，且控制电路10实时的采集风力发电塔的风力发电机7输出的电信号，检测该电能的质量，并通过控制太阳能电池板3的朝向，使太阳能电池板3更有效的接收阳光并发电，此电能使助力电动机8运转，并辅助风力发电塔有效的运转，并发出高质量的电能。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一所述的基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法的区别在于，所述的风力发电塔的风轮14上设置有指示灯。

本实施方式中，风力发电塔的风轮14上设置有指示灯在可视条件差的情况下，用于警示，防止飞行物误撞等。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一所述的基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法的区别在于，它还包括齿轮防护壳，2号齿轮5和1号齿轮6设置在齿轮防护壳内。

本实施方式中，齿轮防护壳用于对2号齿轮5和1号齿轮6进行防护，阻挡雨、雪等，使2号齿轮5和1号齿轮6能够更好的运转，有效的防护。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一所述的基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法的区别在于，它还包括多个震片，多个震片粘固在风力发电塔的风轮14背面，且风力发电塔的风轮14背面为靠近风力发电塔的风力发电机7侧，控制电路10用于控制多个震片的震动。

本实施方式中，多个震片的震动用于将风力发电塔的风轮14上粘附物震掉，减少风轮14的阻力，风轮14上的粘附物包括雨、雪、冰溜等。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一所述的基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法的区别在于，所述的控制电路10采用模糊控制器实现。

本实施方式中，模糊知识库规则的编写思想为：当控制电路10检测到太阳能电池板发电强度能够使助力电动机转速大于风轮转速时，控制电路10调节助力电动机于低速大转矩状态工作以驱动风轮加速，随着风轮转速提升逐渐减小助力电动机转矩并配合着提高助力电动机转速。

当助力电动机和风轮的驱动力与风力发电机阻力相平衡，风轮和助力电动机转速达到最优发电转速，太阳能助力风力发电装置的发电效率最高，电机控制器即完成了一次调节作用。

Claims (5)

1.基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法，太阳能助力式风力发电装置包括控制电路(10)、风力发电塔、太阳能电池板(3)、助力电动机(8)、角度传感器(1)、地磁传感器(2)、光传感器(4)、电能检测电路(9)、驱动电路(11)、2号电动机(12)；

角度传感器(1)、地磁传感器(2)和光传感器(4)均固定在太阳能电池板(3)上，太阳能电池板(3)的电信号输出端与助力电动机(8)的电信号输入端连接，

角度传感器(1)的角度信号输出端与控制电路(10)的角度信号输入端连接，地磁传感器(2)的地磁信号输出端与控制电路(10)的地磁信号输入端连接，光传感器(4)的光信号输出端与控制电路(10)的光信号输入端连接，

助力电动机(8)固定在风力发电塔的支柱上，助力电动机(8)的转动输出轴与2号齿轮(5)的转动输入轴转动连接，2号齿轮(5)的咬齿与风力发电塔的1号齿轮(6)的咬齿啮合，

风力发电塔的风力发电机(7)的电信号输出端同时与电能检测电路(9)的电信号输入端和电能变换柜(13)的电信号输入端连接，

电能检测电路(9)的电信号输出端与控制电路(10)的电信号输入端连接，控制电路(10)的控制信号输出端与驱动电路(11)的控制信号输入端连接，驱动电路(11)的驱动信号输出端与2号电动机(12)的驱动信号输入端连接，2号电动机(12)的动力输出轴带动传动机构控制太阳能电池板(3)转动；

其特征在于，该方法包括如下步骤：

首先，使风力发电塔、角度传感器(1)、地磁传感器(2)、光传感器(4)、电能检测电路(9)、驱动电路(11)、2号电动机(12)、控制电路(10)处于工作状态，

其次，角度传感器(1)和地磁传感器(2)分别对太阳能电池板(3)的俯仰角和方位角进行采集，光传感器(4)对太阳的角度和方位进行采集，

角度传感器(1)、地磁传感器(2)和光传感器(4)将采集的信号实时的发送至控制电路(10)，且控制电路(10)通过电能检测电路(9)实时的采集风力发电塔的风力发电机(7)输出的电流值，

当控制电路(10)采集到的风力发电塔的风力发电机(7)输出的电流值小于或等于设定的标准值时，太阳能电池板(3)开始工作，且控制电路(10)控制太阳能电池板(3)的朝向，太阳能电池板(3)发出的电能使助力电动机(8)运转，助力电动机(8)通过2号齿轮(5)带动风力发电塔的1号齿轮(6)运转。

2.根据权利要求1所述的基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法，其特征在于，所述的风力发电塔的风轮(14)上设置有指示灯。

3.根据权利要求1所述的基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法，其特征在于，它还包括齿轮防护壳，2号齿轮(5)和1号齿轮(6)设置在齿轮防护壳内。

4.根据权利要求1所述的基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法，其特征在于，它还包括多个震片，多个震片粘固在风力发电塔的风轮(14)背面，且风力发电塔的风轮(14)背面为靠近风力发电塔的风力发电机(7)侧，控制电路(10)用于控制多个震片的震动。

5.根据权利要求1所述的基于太阳能助力式风力发电装置的发电方法，其特征在于，所述的控制电路(10)采用模糊控制器实现。