CN208569955U - 一种教学用风力发电演示系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开一种教学用风力发电演示系统，包括电机控制装置、发电机传动装置、转速计数装置、发电电压转换装置、发电电流转换装置和显示装置，所述发电机传动装置分别与所述电机控制装置、转速计数装置、发电电压转换装置和发电电流转换装置连接，所述显示装置分别与所述转速计数装置、发电电压转换装置和发电电流转换装置连接。与现有技术相比，本实用新型实验过程稳定，演示结果可靠，便于控制和操作。

Description

一种教学用风力发电演示系统

技术领域

本实用新型涉及教学设备领域，具体地说是一种教学用风力发电演示系统。

背景技术

随着电力的发展和能源改革的深入，风力发电技术成为新能源开发利用的新兴技术，学生对风力发电技术的学习和追求也越来越热衷，但一般院校没有相应的教学设备提供给学生学习和实操。

因此，如何提供一种结构简单、实验过程稳定、实验结果可靠、便于学生实训实操的风力发电演示系统，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型实施例提供了一种教学用风力发电演示系统，能够解决现有风力发电演示设备缺失的问题，而且这种演示系统实验过程稳定，实验结果可靠，便于控制和操作。

本实用新型实施例提供的教学用风力发电演示系统，具体方案为：

一种教学用风力发电演示系统，包括电机控制装置、发电机传动装置、转速计数装置、发电电压转换装置、发电电流转换装置和显示装置，所述发电机传动装置分别与所述电机控制装置、转速计数装置、发电电压转换装置和发电电流转换装置连接，所述显示装置分别与所述转速计数装置、发电电压转换装置和发电电流转换装置连接。

优选地，所述电机控制装置设有直流电机和直流电机驱动(PWM)，所述直流电机和直流电机驱动电连接。

优选地，所述电机传动装置设有发电机和转轴，所述转轴上设有风叶，所述发电机通过所述转轴与所述直流电机连接。

优选地，所述转速计数装置设有光感应器和频率计数器，所述光感应器中设有信号处理模块。

优选地，所述发电电压转换装置和发电电流转换装置分别设有AD转换芯片。

优选地，所述发电机还连接有电能存储装置。

优选地，所述电机控制装置还设置有操作模块，所述操作模块设有控制面板，所述控制面板至少含有三个转速控制键。

优选地，所述发电电压转换装置和发电电流转换装置中还分别设有可变电阻。

优选地，所述控制面板上还设有灯，所述灯通过电路与所述发电机连接。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：

本实用新型通过采用直流电机和直流电机驱动(PWM)，利用PWM直流电机驱动驱动直流电机转动，并将发电机与电机通过同轴转轴相连，组成发电机传动组件，直流电机转动带动发电机而产生电能，转轴上风叶转动时通过光感应器产生转动速度脉冲，经过信号处理、放大等后由频率计数器计算出速度脉冲的个数(即转速)，转速越高代表风力越大，产生的电能就越多。本实用新型实施例能够解决现有风力发电演示设备缺失的问题，而且这种演示系统实验过程稳定，实验结果可靠，便于控制和操作。

附图说明

图1为本实用新型实施例中一种教学用风力发电演示系统的一个实施例结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种教学用风力发电演示系统，用于解决现有风力发电演示设备缺失的问题，而且这种演示系统实验过程稳定，实验结果可靠，便于控制和操作。

为使得本实用新型的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1，为本实用新型实施例提供的一种教学用风力发电演示系统的实施例结构示意图，包括电机控制装置1、发电机传动装置2、转速计数装置3、发电电压转换装置4、发电电流转换装置5和显示装置6，发电机传动装置2分别与电机控制装置1、转速计数装置3、发电电压转换装置4和发电电流转换装置5连接，显示装置6分别与转速计数装置3、发电电压转换装置4和发电电流转换装置5连接。电机控制装置1设有直流电机和直流电机驱动(PWM)，直流电机和直流电机驱动电连接。发电机传动装置2设有发电机和转轴，转轴上设有风叶，发电机通过转轴与直流电机连接。转速计数装置3设有光感应器和频率计数器，光感应器中设有信号处理模块。发电电压转换装置4和发电电流转换装置5分别设有AD转换芯片。发电机还连接有电能存储装置。电机控制装置1还设置有操作模块，操作模块设有控制面板，控制面板至少含有三个转速控制键。发电电压转换装置4和发电电流转换装置5中还分别设有可变电阻。控制面板上还设有灯，灯通过电路与发电机连接。

本实用新型提供的系统中，所采用的电机为直流电机，电能存储装置采用大电容，用于作蓄电池使用，其工作过程如下：

通过按控制面板的上、下、停(UP、DOWN、STOP)转速控制键来改变控制直流电机的脉宽调制(PWM)宽度，从而控制直流电机的转速(风力)。每个转速控制键的状态通过内部LED显示(D2、D4、D5)。直流电机的PWM控制值为0000(0)～1111(15)16步控制，使用LED阵列显示(D3)直观明了。转速控制键UP按下，旋转速度会增加。如果转速达到最大值，而再按下UP转速控制键，直流电机停止转动。当按下DOWN转速控制键时，转速下降。如果转速最小，再按下DOWN转速控制键，直流电机停止转动。如果直流电机在旋转时，按下停止转速控制键就会停止直流电机。

发电机与直流电机通过同轴转轴相连，直流电机转动带动发电机而产生电能，转轴上风叶转动时通过光感应器产生转动速度脉冲，经过信号处理、放大等后由频率计数器计算出速度脉冲的个数(即转速)，并在控制面板上由显示装置、如数码管进行显示。

本实施例中，风叶有两个叶片，测量的旋转次数会产生两个脉冲，因此，测量的脉冲数除以2才是RPS值，可以通过调整可变电阻(R71、50K)的阻值来改变显示精确度，使前控制面板上的RPS与测量的直流电机转速对应，测量的旋转次数在0～65[RPS]之间。

发电机产生的电能储存在3个大电容中(作蓄电池使用)，用于点亮控制面板上的高亮度LED，而且它的亮度将根据直流电机的转速来改变。

负载的电压和电流都经AD转换芯片转换成数字显示在控制面板的显示装置、如数码管上。电压转换方面，可通过调整可变电阻(R34、2K)改变AD转换芯片的基准电压，从而转换出来的电压(控制面板显示的电压值)与所测量的电压相对应。一般电压在0.00～9.80V之间。而电流显示方面，是通过并联在负极上的电阻电压作为电流显示的输入(例4.56mV相当于0.456mA，67.8mV相当于6.78mA等)。可通过调整可变电阻(R52、2K)改变AD转换芯片的基准电压，从而转换出来的电流(面板显示的电流值)与所测量的电压相对应。一般测量电压应该在0.00～79.0mV之间变化，同样显示电流在0.00～7.90mA之间。

本实用新型为学生提供一种风力发电演示系统，使学生通过这个系统学习风力发电的基本工作原理和相关电子技术，并可以通过该系统进行安装，调试和排故等实训操作。方便教学推广和竞赛使用。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种教学用风力发电演示系统，其特征在于，包括电机控制装置、发电机传动装置、转速计数装置、发电电压转换装置、发电电流转换装置和显示装置，所述发电机传动装置分别与所述电机控制装置、转速计数装置、发电电压转换装置和发电电流转换装置连接，所述显示装置分别与所述转速计数装置、发电电压转换装置和发电电流转换装置连接。

2.根据权利要求 1 所述的一种教学用风力发电演示系统，其特征在于，所述电机控制装置设有直流电机和直流电机驱动（PWM），所述直流电机和直流电机驱动电连接。

3.根据权利要求 2 所述的一种教学用风力发电演示系统，其特征在于，所述电机传动装置设有发电机和转轴，所述转轴上设有风叶，所述发电机通过所述转轴与所述直流电机连接。

4.根据权利要求 1 所述的一种教学用风力发电演示系统，其特征在于，所述转速计数装置设有光感应器和频率计数器，所述光感应器中设有信号处理模块。

5.根据权利要求 1 所述的一种教学用风力发电演示系统，其特征在于，所述发电电压转换装置和发电电流转换装置分别设有 AD 转换芯片。

6.根据权利要求 1 所述的一种教学用风力发电演示系统，其特征在于，所述发电机还连接有电能存储装置。

7.根据权利要求 1 所述的一种教学用风力发电演示系统，其特征在于，所述电机控制装置还设置有操作模块，所述操作模块设有控制面板，所述控制面板至少含有三个转速控制键。

8.根据权利要求 1 所述的一种教学用风力发电演示系统，其特征在于，所述发电电压转换装置和发电电流转换装置中还分别设有可变电阻。

9.根据权利要求 7 所述的一种教学用风力发电演示系统，其特征在于，所述控制面板上还设有灯，所述灯通过电路与所述发电机连接。