CN105971824B - 风洞式风力发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风洞式风力发电系统，包括：受风塔头，其是由环绕一周的多个扇叶组成，每个扇叶均与一微控制器相连；测风机构，其与微控制器相连，微控制器根据测风机构检测的数据信息控制每个扇叶的开启或者闭合；引风通道，其一端与受风塔头连通，用以将进入至受风塔头的风能引到地面，引风通道包括收缩段和扩张段，使通过引风通道的风能气流加速；发电机构，其设置在地面上，并位于引风通道的另一端，经过引风通道的风能作用在发电机构上。该系统解决了现有技术中现有的水平轴风力机发电效率不高，传统涵道式风力机构复杂，不适合高空安置的问题，实现了高效地风力发电能力。

Description

风洞式风力发电系统
技术领域
本发明属于风能发电领域，特别涉及一种风洞式风力发电系统。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，被人们越来越多的重视，其中的相关技术问题已成为当前科学和工程领域的研究热点。
目前被广泛应用的风力发电机为水平轴风力机。为了获得更多的风能，提高发电效率，风力机组的尺寸和功率都逐渐增多。如今的兆瓦级风机，风轮直径和塔高都已超过百米，重达上百吨，设备的超大型化带来了一系列的技术瓶颈问题：塔架的高度、叶片的尺寸都已达到了现阶段的技术极限，在制造、安装、维护的难度和费用方面也都达到极限。因此，怎样进一步提高风力机的发电效率是当下风力发电技术的瓶颈问题。
为了提高风力机的风能利用效率，为风轮增加涵道是一种有效的途径。这种方法已经在小型风力机上得到了成功应用，结果表明在发电效率和经济型方面都有显著优势。但在应用于大型风力机时却发现，在风机塔顶安置超大尺寸的涵道会使整个系统变得非常笨重和复杂，因而并不实用。所以，现有技术中至少存在如下：现有的水平轴风力机发电效率不高，传统涵道式风力机构复杂，不适合高空安置。
发明内容
本发明的一个目的是提供了一种风洞式风力发电系统，解决了现有技术中现有的水平轴风力机发电效率不高，传统涵道式风力机构复杂，不适合高空安置的问题。
本发明提供的技术方案为：
一种风洞式风力发电系统，包括：
受风塔头，其是由环绕一周的多个扇叶组成，所述每个扇叶均与一微控制器相连；
测风机构，其与所述微控制器相连，所述微控制器根据所述测风机构检测的数据信息控制所述每个扇叶的开启或者闭合；
引风通道，其一端与所述受风塔头连通，用以将进入至所述受风塔头的风能引到地面，所述引风通道包括收缩段和扩张段，使通过所述引风通道的风能气流加速；
发电机构，其设置在地面上，并位于所述引风通道的另一端，经过所述引风通道的风能作用在发电机构上。
优选的是，所述的风洞式风力发电系统，所述微控制器根据所述测风机构检测的数据信息控制所述每个扇叶的开启或者闭合具体包括：
所述测风机构检测风向和风速，并将检测的风向数据和风速数据传送至所述微控制器；
所述微控制器根据风向数据确定每个扇叶的开启或者关闭，同时所述微控制器根据风速确定待开启扇叶的开启大小。
优选的是，所述的风洞式风力发电系统，所述发电机构包括风轮，和风轮连接的传动机构，以及连接所述传动机构的发电机。
优选的是，所述的风洞式风力发电系统，所述测风机构设置在风塔顶部。
优选的是，所述的风洞式风力发电系统，所述引风通道收缩段的形状为维拖辛斯基曲线，所述引风通道扩张段的形状为锥形。
优选的是，所述的风洞式风力发电系统，所述引风通道扩张段的扩张角度为3度。
本发明至少包括以下有益效果：由于设置的受风塔头，是由环绕一周的多个扇叶组成，所述每个扇叶均与一微控制器相连；且所述微控制器根据所述测风机构检测的数据信息控制所述每个扇叶的开启或者闭合，这样设置的好处是受风塔头可以360度全向方位的收集自然风，迎风一面的扇叶开启，风可以自由进入，背风一面的扇叶闭合，以防止进入塔内的空气流出。且所述微控制器可以根据风速确定待开启扇叶的开启大小，以防止在高风速时进入风塔风量过大而造成发电机过载；基于空气动力学原理设计的引风通道将风能引到地面附近并进行加速，将体积庞大且沉重的风轮，传送机构和发电机安装在地面，经引导和加速后的高能风力推动风轮旋转，发电机输出巨大电能。所以，该风洞式风力发电系统，实现了高效地风力发电能力，与现有技术相比，该风力发电系统，一、具有优越的低速性能，切入风速低；二、采用智能微控制器进行控制，无需庞大的偏航控制机构；三、风轮机构小型化，地面放置，增加了设备的使用寿命和可靠性；四、风塔对自然风中的波形具有缓冲作用，使发电输出平稳；五、发电机构地面设置，便于安装维护；六、高空没有巨大的高速旋转的风轮，减少了对鸟类的伤害；七、噪音小。
附图说明
图1为本发明所述的风洞式风力发电系统中受风塔头的俯视结构示意图；
图2为本发明所述的风洞式风力发电系统中引风通道示意图；
图3为本发明所述的风洞式风力发电系统中风塔整体示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明技术方案的优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
如图1，图2所示，本发明实施例提供的风洞式风力发电系统，包括：受风塔头1，其是由环绕一周的多个扇叶2组成，所述每个扇叶2均与一微控制器相连；测风机构，其与所述微控制器相连，所述微控制器根据所述测风机构检测的数据信息控制所述每个扇叶的开启或者闭合；引风通道3，其一端与所述受风塔头1连通，用以将进入至所述受风塔头的风能引到地面，所述引风通道3包括收缩段和扩张段，使通过所述引风通道的风能气流加速；发电机构，其设置在地面上，并位于所述引风通道3的另一端，经过所述引风通道的风能作用在发电机构上。
其中，所述引风通道3收缩段的形状为维拖辛斯基曲线，所述引风通道扩张段的形状为锥形。所述引风通道扩张段的扩张角度为3度。
其中，所述发电机构包括风轮，和风轮连接的传动机构，以及连接所述传动机构的发电机。
需要说明的是：受风塔头是由环绕一周的多个扇叶组成，多个扇叶环绕一周，就形成了外形为圆柱形的受风塔头。至于扇叶的数量，可以根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。
需要说明的是:每个扇叶均通过一驱动扇叶转动的驱动机构与所述微控制器相连，驱动机构在这里不做具体限定。
该引风通道是基于空气动力学原理设计的引风通道，将高空风力引到地面，同时将风速提高，形成高能浓缩风力，将体积庞大且沉重的风轮，传送机构和发电机安装在地面，经引导和加速后的高能风力推动发电机构中的风轮旋转，发电机输出巨大电能。
由于设置的受风塔头，是由环绕一周的多个扇叶组成，所述每个扇叶均与一微控制器相连；且所述微控制器根据所述测风机构检测的数据信息控制所述每个扇叶的开启或者闭合，这样设置的好处是受风塔头可以360度全向方位的收集自然风，迎风一面的扇叶开启，风可以自由进入，背风一面的扇叶闭合，以防止进入塔内的空气流出
进一步的，所述的风洞式风力发电系统，所述微控制器根据所述测风机构检测的数据信息控制所述每个扇叶的开启或者闭合具体包括：所述测风机构检测风向和风速，并将检测的风向数据和风速数据传送至所述微控制器；所述微控制器根据风向数据确定每个扇叶的开启或者关闭，同时所述微控制器根据风速确定待开启扇叶的开启大小。
所述微控制器可以根据风速确定待开启扇叶的开启大小，这样可以防止在高风速时进入风塔风量过大而造成发电机过载。
进一步的，所述的风洞式风力发电系统，所述测风机构设置在风塔顶部，以便能更好的检测风向和风速。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种风洞式风力发电系统，其特征在于，包括：
受风塔头，其是由环绕一周的多个扇叶组成，所述每个扇叶均与一微控制器相连；
测风机构，其与所述微控制器相连，所述微控制器根据所述测风机构检测的数据信息控制所述每个扇叶的开启或者闭合；
引风通道，其一端与所述受风塔头连通，用以将进入至所述受风塔头的风能引到地面，所述引风通道包括收缩段和扩张段，使通过所述引风通道的风能气流加速；
发电机构，其设置在地面上，并位于所述引风通道的另一端，经过所述引风通道的风能作用在发电机构上。
2.如权利要求1所述的风洞式风力发电系统，其特征在于，所述微控制器根据所述测风机构检测的数据信息控制所述每个扇叶的开启或者闭合具体包括：
所述测风机构检测风向和风速，并将检测的风向数据和风速数据传送至所述微控制器；
所述微控制器根据风向数据确定每个扇叶的开启或者关闭，同时所述微控制器根据风速确定待开启扇叶的开启大小。
3.如权利要求1所述的风洞式风力发电系统，其特征在于，所述发电机构包括风轮，和风轮连接的传动机构，以及连接所述传动机构的发电机。
4.如权利要求1所述的风洞式风力发电系统，其特征在于，所述测风机构设置在风塔顶部。
5.如权利要求1所述的风洞式风力发电系统，其特征在于，所述引风通道收缩段的形状为维拖辛斯基曲线，所述引风通道扩张段的形状为锥形。
6.如权利要求5所述的风洞式风力发电系统，其特征在于，所述引风通道扩张段的扩张角度为3度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56135762A (en) * 1980-03-28 1981-10-23 Junichiro Omata Wind force utilizing power plant having many wind collecting ports and wind accelerating passages
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