CN104895746A - 一种隧道内微型风力发电利用系统 - Google Patents

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曲宏伟
徐志明
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Abstract

本发明是一种隧道内微型风力发电利用系统，其特点是，包括：能够在机车经过隧道时，收集推动风的集流罩，所述集流罩的风压作用在垂直轴风力发电机的叶片处，风力发电机与控制器电连接，控制器与蓄电池输入端电连接，蓄电池的输出端分别与分控器的输入端和外部供电系统的输入端电连接，分控器的输出端与直流负载电连接，分控器的输出端通过逆变器与交流负载电连接。用于解决火车或高速运动物体经过隧道时由于压力差所产生推动风经过集流罩收集后的综合利用问题，具有结构简单，安装方便，绿色环保，经济实用等优点，既能充分发挥风力发电的优势，又能使照明与电能消耗之间的矛盾得到解决。

Description

一种隧道内微型风力发电利用系统
技术领域
本发明属于微型风力机领域，具体地说，是一种隧道内微型风力发电利用系统。
背景技术
随着能源与环境压力增加，清洁和可再生能源愈来愈受到重视。在各种绿色能源中，风能是前景潜力巨大的可再生能源之一。目前安装的风力发电系统大多是MW级与电网互联的大型风机系统，该技术经过不断的完善已日臻成熟。除了大规模风场之外可以利用的风资源开发还很不够，许多风资源没有得到利用。迄今为止，未见有关收集高速机车通过隧道时产生的风能、将风能转换为电能，再进行利用的文献报道和实际应用。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，为实现特定目的，对现有技术单一功能元器件进行有机地组合创新，通过组合使单一功能元器件相互协同，发挥综合功能，提供一种通过对隧道内机车经过时产生的推动风加以利用系统，其结构简单，安装方便，绿色环保，经济实用，既能充分发挥风力发电的优势，又能使照明与电能消耗之间的矛盾得到解决。
解决其技术问题采用的方案是，一种隧道内微型风力发电利用系统，其特征是，它包括：能够在机车经过隧道时，收集由于机车高速运行所产生推动风的集流罩，所述集流罩风压作用于垂直轴风力机的叶片处，所述叶片将产生的扭矩传递给发电机，所述发电机与控制器电连接，控制器与蓄电池输入端电连接，蓄电池的输出端分别与分控器的输入端和外部供电系统的输入端电连接，分控器的输出端与直流负载电连接，分控器的输出端通过逆变器与交流负载电连接。
所述集流罩呈喇叭口状，能高效率吸收推动风。
所述垂直轴风力机的叶片采用萨窝纽斯式叶片。
所述控制器为能够卸掉多余电能，防止蓄电池过充电的泄荷器。
本发明的一种隧道内微型风力发电利用系统的有益效果是：
1.用于风机的集流罩结构平滑，接近于流线型，所述集流罩呈喇叭口状，有利于气流流入和加速，经过所述集流罩后的气流，其气压降小，且气流均匀不易产生紊流，故所述出口气流对叶片扰动较小，解决了现有技术存在的低风速转动效率低以及风机性能差的技术问题；
2.萨窝纽斯式叶片的启动风速小，风能利用率高，占地面积小，风力发电机部分安装在隧道地基上，节省空间并便于维修；
3.有火车经过的隧道内，机车双向穿行，且各侧运行方向不变，这使集风罩朝向不变，无需设置转向装置，利用其经过时的推动风发电是能量创新利用的新举措；
4.所述隧道内机车定时定速经过，所述垂直轴叶片及与之匹配的发电机和蓄电池参数变化范围很小，所述供给负载的电量比较稳定，与室外风机受风速变化参数影响大情况相比，本发明解决了大参数变化对风机性能影响大的问题，系统运行平稳且应用率高；
5.利用推动风提供动力推动垂直轴叶片旋转产生电能供隧道内照明，避免了外部停电时影响隧道内照明问题，系统智能化程度高且节能环保；
6. 其结构简单，成本低廉，安装方便，绿色环保，经济实用。
附图说明
图1为集流罩摆放位置示意图；
图2为发明的结构原理示意图。
图中：1集流罩，2萨窝纽斯式风力机叶片，3风力发电机，4控制器，5蓄电池，6分控器，7逆变器，8交流负载，9直流负载，即照明系统，10外部供电系统，11机车。
具体实施方式
下面结合附图实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，以机车11以120公里/小时速度经过隧道时为例，其产生推动风经过集流罩1进行收集并加速。其推动风速达到10-20m/s，能够满足垂直轴风力发电机发电要求。
如图2所示，本发明的一种隧道内微型风力发电利用系统，包括能够在机车11经过隧道时，收集推动风的集流罩1、萨窝纽斯式风力机叶片2、风力发电机3、控制器4、蓄电池5、分控器6、逆变器7、交流负载8、直流负载（照明系统）9和外部供电系统10。集流罩1对称轴线与机车11运行轨道成45°角迎风布置，收集推动风；萨窝纽斯式叶片2布置在集流罩1出口处，集流罩1收集的推动风作用在与风力发电机3相连接的垂直轴萨窝纽斯式叶片2上，风力发电机3与控制器4电连接，控制器4与蓄电池5输入端电连接，蓄电池5输出端分别与分控器6的输入端和外部供电系统10的输入端电连接，分控器6的输出端与直流负载9电连接，分控器6的输出端通过逆变器7与交流负载8电连接。所述集流罩1与萨窝纽斯式叶片2将风的动能转化为机械能并将转矩传递给风力发电机3，所述风力发电机3产生的电能由控制器4，即泄荷器进行控制，将电能储存在蓄电池5内，泄荷器的作用是,当蓄电池已被充满,系统发电量大于负载用电量时,为防止蓄电池过充和确保逆变器正常工作,控制器会自动接通泄荷器，将多余的电能通过泄荷器消耗掉。具有开关功能的分控器6将控制转化为交流负载8和直流负载9的负荷量，所述交流负载8的使用将通过逆变器7整流后进行，正常工作时外部供电系统10处于待机状态，而当风力发电机3处于维护状态，所述外部供电系统10进入工作状态，以用来维持照明系统正常运行。
本发明一种隧道内微型风力发电利用系统所选用的单一功能元器件均为市售产品，其来源广泛，容易实施。
本发明的具体实施方式仅是一个优选实例，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明权利要求所保护的范围。本发明不局限于这些实施例，而是要符合与本发明公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种隧道内微型风力发电利用系统，其特征是，它包括：能够在机车经过隧道时，收集推动风的集流罩，所述集流罩的风压作用在垂直轴风力发电机的叶片处，所述叶片将产生的扭矩传递给发电机，所述发电机与控制器电连接，控制器与蓄电池输入端电连接，蓄电池的输出端分别与分控器的输入端和外部供电系统的输入端电连接，分控器的输出端与直流负载电连接，分控器的输出端通过逆变器与交流负载电连接。
2.根据权利要求1所述的一种隧道内微型风力发电利用系统，其特征是，所述的集流罩呈喇叭口状，能高效率吸收推动风。
3.根据权利要求1所述的一种隧道内微型风力发电利用系统，其特征是，所述垂直轴风力机叶片采用萨窝纽斯式叶片。
4.根据权利要求1所述的一种隧道内微型风力发电利用系统，其特征是，所述控制器为能够卸掉多余电能，防止蓄电池过充电的泄荷器。
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