CN201466780U - 一种风力发电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种风力发电系统，包括风力发电机、控制器及蓄电池；所述风力发电机由轮毂、浆片、双定子绕组、转子及永磁体组成，用于将车辆疾驶产生的风能转化为电能；所述控制器与所述风力发电机连接，用于调节所述风力发电机的输出功率，并监控所述风力发电机的运行状态；所述蓄电池与所述控制器连接，用于存储所述风力发电机输出的并经过控制器调节的电能。采用本实用新型，可将车辆疾驶产生的风能转化为电能并储存，结构简单且环保。

Description

一种风力发电系统
技术领域
本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种利用车辆疾驶产生的风能来发电的风力发电系统。
背景技术
现阶段能源紧缺的问题进一步凸现，这种形势下，国家大力提倡节能减排，发展新型能源，新能源已成为当代研究和开发的重点。
在高速路上，车辆高速行驶所产生的非自然风能丰富、稳定，容易被开发利用。众所周知，国内高速公路网和铁路网的建造已具规模，全国高速里程已达5000多万公里，铁路网里程已达9万多公里。高速路上的车流量非常大，仅沪宁高速江苏段汽车日流量均在每日3.83万辆，最高达4.4万辆，而且一辆以120公里/小时行使的大型车辆引起的风速最高达13米/秒；另外时速200公里的“子弹头”列车经过时，掀起的风速达20米/秒，相当于7-8级大风；而一般的垂直轴式小型风力发电系统的启动风速在2-5米/秒左右，因此，高速行驶车辆引起的非自然风足以能驱动风力发电装置进行发电。然而，目前这种由高速行驶车辆产生的非自然风能尚未得到大力开发利用。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种风力发电系统，可将车辆疾驶产生的风能转化为电能并储存，结构简单且环保。
本实用新型实施例提供一种风力发电系统，包括风力发电机、控制器及蓄电池；
所述风力发电机由轮毂、浆片、双定子绕组、转子及永磁体组成，用于将车辆疾驶产生的风能转化为电能；所述浆片为螺旋线型三叶片式结构，固定在所述轮毂外侧；所述永磁体固定在所述转子内侧，所述转子与所述双定子绕组通过机械轴承连接，所述轮毂与所述转子通过固定连接装置连接；
所述控制器与所述风力发电机连接，用于调节所述风力发电机输出的电能，并监控所述风力发电机的运行状态；
所述蓄电池与所述控制器连接，用于存储所述风力发电机输出的并经过所述控制器调节的电能。
实施本实用新型，具有如下有益效果：
本实用新型实施例提供的风力发电系统，风力发电机的浆片采用螺旋线型三叶片式结构，以捕获车辆疾驶产生的风能从而带动发电机发电，风力发电机输出的电能经过控制器调节后储存在蓄电池中，可向用电设备供电。本实用新型可将车辆疾驶产生的风能转化为电能并储存，具有结构简单、成本低、环保的优点，其应用于公路照明系统中，可解决公路照明系统的能源问题。
附图说明
图1是本实用新型提供的风力发电系统的第一实施例的结构示意图；
图2是本实用新型提供的风力发电系统的第二实施例的结构示意图；
图3是如图2所示的风力发电系统的一个应用场景的示意图；
图4是本实用新型提供的风力发电系统的第三实施例的结构示意图；
图5是本实用新型提供的风力发电系统的第四实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1，是本实用新型提供的风力发电系统的第一实施例的结构示意图，该风力发电系统包括风力发电机101、控制器102及蓄电池103，其中：
风力发电机101由轮毂、浆片、双定子绕组、转子及永磁体组成，用于将车辆疾驶产生的风能转化为电能；所述浆片为螺旋线型三叶片式结构，固定在所述轮毂外侧；所述永磁体固定在所述转子内侧，所述转子与所述双定子绕组通过机械轴承连接，所述轮毂与所述转子通过固定连接装置连接；
控制器102与风力发电机101连接，用于调节风力发电机101输出的电能，并监控所述风力发电机的运行状态；
蓄电池103与控制器102连接，风力发电机101输出的电能经过控制器102调节后向蓄电池103充电，电能储存到蓄电池103中。
具体的，控制器102采用单片微型计算机(例如51单片机)作为主控单元，由各种传感-变送器、整流器、功率输出单元、安全保护单元、RS485接口电路及监控单元组成。控制器102对风力发电机101输出的电能进行调节，风力发电机101输出的交流电经过控制器内的整流器整流后输出直流电，并向蓄电池103充电。同时，控制器102还对风力发电机101的运行状态进行实时监控。
进一步的，本实用新型的风力发电系统还包括用电设备，该用电设备与蓄电池连接。风力发电机输出的电能经过控制器调节后向蓄电池充电，由蓄电池向用电设备供电。
本实用新型的风力发电机采用双定子绕组，在风力发电机的上下两端分别安装一个定子电枢，使两个电枢共用一对或多对永磁体，风力发电机的发电量相当于单电枢发电量的两倍，提高了风力发电机的发电效率。
本实用新型实施例提供的风力发电系统，风力发电机的浆片采用螺旋线型三叶片式结构，以捕获车辆疾驶产生的风能从而带动发电机发电，风力发电机输出的电能经过控制器调节后储存在蓄电池中，可向用电设备供电。本实用新型可将车辆疾驶产生的风能转化为电能并储存，具有结构简单、成本低、环保的优点。
参见图2，是本实用新型提供的风力发电系统的第二实施例的结构示意图。
本实施例提供的风力发电系统可安装在公路灯杆上，应用到公路照明系统中，可解决公路照明的能源问题。如图2所示，该风力发电系统包括风力发电机200、控制器201、蓄电池202及照明灯203。
风力发电机200由叶轮及发电机组成，其中叶轮包括轮毂2001、浆片2002；发电机采用垂直轴、旋转磁极式永磁同步发电机，由双定子绕组、转子及永磁体组成，所述永磁体以紧固件固定在所述转子内侧，所述转子与所述双定子绕组通过机械轴承连接；浆片2002为螺旋线型三叶片式结构，固定在所述轮毂2001外侧，轮毂2001与转子通过固定连接装置连接，浆片2002用于捕获风能以驱动轮毂2001旋转，从而带动发电机进行发电.
控制器201与风力发电机200连接，控制器201采用单片微型计算机(例如51单片机)作为主控单元，由各种传感-变送器、整流器、功率输出单元、安全保护单元、RS485接口电路及监控单元组成，其用于调节风力发电机200的输出功率，并监测风力发电机200的运行状态；
蓄电池202分别与控制器201与照明灯203连接，风力发电机200输出的电能经过控制器201调节后向蓄电池202充电，电能储存到蓄电池202中，由蓄电池202向照明灯203供电。
进一步的，本实用新型还可以通过增加桨片2002的径向宽度，或者增加风力发电机200内的磁极对数，以提高风力发电机200的发电效率。
如图2所示，灯杆204设计成空心柱状，分为上下两截，风力发电机200通过螺钉205固定的灯杆204的两截杆身的交界处，并将上下两截杆身连接在一起，风力发电机200固定在灯杆上距路面高约0.8～1.5米处。控制器201安装在灯杆204的杆身，蓄电池202设计成柱状体，嵌入到灯杆204的底部，以便于维护；照明灯203安装在灯杆204杆顶的横杆上，照明灯203一般采用高压钠灯或者大功率LED灯进行照明。
在具体实施当中，风力发电系统可安装在高速公路的中央隔离带区或者靠近列车(“子弹头”、磁悬浮列车等)轨道两旁的灯杆上。
参见图3，是如图2所示风力发电系统的一个应用场景的示意图。
如图3所示，风力发电系统300安装在高速公路的中央隔离带区301，风力发电机的叶轮口径小于中央隔离带区301的宽度，以确保车辆的安全畅通。靠近中央隔离带区301的车道为快车道，分为右行快车道和左行快车道，当车辆在快车道上高速行驶时，产生一定速度的风力，驱动风力发电机发电并向照明灯供电。风力发电系统的工作原理如下：
行驶在右行快车道上的右行车辆303a产生一个右前风力304a，行驶在左行快车道上的左行车辆303b产生一个左前风力304b，该两道方向相反的风力同时或者有时间差地作用在风力发电机的叶轮两边，在桨片上形成同一个时针方向的径向力矩，迫使叶轮旋转从而带动风力发电机进行发电。当两道风力同时加在风力发电机的叶轮两边时，径向力矩最大，此时风力发电机的发电效率也最大；当两道风力有时间差地加在风力发电机的叶轮两边时，径向力矩随该时间差的增大而减小，风力发电机的发电效率也随该时间差的增大而减小，最小时为单向风力作用时。
本实用新型实施例提供的风力发电系统，本实用新型实施例提供的风力发电系统，风力发电机的浆片采用螺旋线型三叶片式结构，以捕获车辆疾驶产生的风能从而带动发电机发电，风力发电机输出的电能经过控制器调节后储存在蓄电池中，并公路照明灯供电。本实用新型具有结构简单、成本低、环保的优点，其应用于公路照明系统中，可解决公路照明系统的能源问题。
图4是本实用新型提供的风力发电系统的第三实施例的结构示意图；
第三实施例的风力发电系统包括多个风力发电机、与各风力发电机一一对应连接的控制器、恒压均流控制柜及蓄电池.如图4所示，风力发电机1与控制器1连接、风力发电机2与控制器2连接、风力发电机n与控制器n连接，各控制器的电能输出端与恒压均流控制柜的输入端连接，恒压均流控制柜的输出端与蓄电池连接.
风力发电机1～n输出的交流电经过控制器内部的整流器整流后输出直流电，然后传送至恒压均流控制柜，由恒压均流控制柜并联后再向蓄电池充电，以保证整个风力发电机电源系统的输出电流按各个单元模块的输出能力均摊，既充分发挥各风机电源模块的输出能力，又保证各风力发电机电源的工作可靠性。
本实施例将多台小功率风力发电机通过恒压均流控制柜并联后向大容量蓄电池进行充电，电通储存在蓄电池中，可解决高速公路夜间照明及一切用电设备(如收费站、电子广告牌、交通警示灯等)的能源问题，达到“自给自足”的目的。
图5是本实用新型提供的风力发电系统的第四实施例的结构示意图。
第四实施例在上述的第三实施例的基础上，增加远程监控系统，以实现对风力发电机的远程监控功能。如图5所示，本实施例的风力发电系统还包括远程监控系统，该远程监控系统通过总线与各个控制器连接，数据总线传输介质采用双绞线或者光缆。
具体的，远程监控系统主要由一台或若干台工业PC、控制器、数据传输介质和监控软件组成；整套监控系统采用现场总线控制系统，可实现对各风力发电机的转速、输出功率、输出电压以及各种故障进行远程在线、实时监控。
需要说明的是，第三实施例及第四实施例的风力发电系统，其中的风力发电机及控制器的具体结构与上述的第一实施例相同，在此不再赘述。
本实用新型实施例提供的风力发电系统，风力发电机的浆片采用螺旋线型三叶片式结构，以捕获车辆疾驶产生的风能从而带动发电机发电，风力发电机输出的电能经过控制器调节后储存在蓄电池中，可向用电设备供电。本实用新型提供的风力发电系统可安装在高速公路的中央隔离带区或者靠近列车轨道两旁，将车辆疾驶产生的风能转化为电能并储存，具有结构简单、成本低、环保的优点，其应用于公路照明系统中，可解决公路照明系统的能源问题。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种风力发电系统，其特征在于，包括风力发电机、控制器及蓄电池；
所述风力发电机由轮毂、浆片、双定子绕组、转子及永磁体组成，用于将车辆疾驶产生的风能转化为电能；所述浆片为螺旋线型三叶片式结构，固定在所述轮毂外侧；所述永磁体固定在所述转子内侧，所述转子与所述双定子绕组通过机械轴承连接，所述轮毂与所述转子通过固定连接装置连接；
所述控制器与所述风力发电机连接，用于调节所述风力发电机输出的电能，并监控所述风力发电机的运行状态；
所述蓄电池与所述控制器连接，用于存储所述风力发电机输出的并经过所述控制器调节的电能。
2.如权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，所述风力发电系统包括多个风力发电机，以及与各个风力发电机一一对应连接的控制器。
3.如权利要求2所述的风力发电系统，其特征在于，所述风力发电系统还设置有与蓄电池及各个控制器连接的恒压均流控制柜；    
各个风力发电机输出的电能经过控制器调节后传送至所述恒压均流控制柜，由所述恒压均流控制柜并联后再向蓄电池充电。
4.如权利要求3所述风力发电系统，其特征在于，所述风力发电系统还设置有远程监控系统；
所述远程监控系统通过总线与各控制器连接，接收控制器发送的发电机运行状态数据，并对各风力发电机进行监控。
5.如权利要求1或4所述的风力发电系统，其特征在于，所述风力发电系统还设置有与所述蓄电池连接的用电设备，由所述蓄电池向所述用电设备供电。
6.如权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，所述风力发电系统还设置有与所述蓄电池连接的照明灯，由所述蓄电池向所述照明灯供电；
所述照明灯安装在公路中央隔离带的灯杆的杆顶上；所述风力发电机通过螺钉固定在所述灯杆的杆身，所述控制器及所述蓄电池固定在所述灯杆的杆体内，由所述蓄电池向所述照明灯供电。
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