谐振高效风力发电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了谐振高效风力发电装置，包括风力发电机、LC谐振网络、电感调节控制器、风速传感器、微控制器和负载。所述风力发电机的一个输出绕组接LC谐振网络的两个输入端，所述LC谐振网络的输出端接负载，同时为电感调节控制器供电，电感调节控制器由微控制器控制改变电感量，所述电感调节控制器连接控制LC谐振网络，所述风速传感器采集风速信号并将风速信号传递给微控制器。本实用新型专利技术利用LC谐振网络实现能量的智能高效管理分配，从而使发电系统尽可能的吸收风能，减少已吸收能量的损失，提高风力发电的效率。

Resonant high efficiency wind power generation device

The utility model discloses a resonant high-efficiency wind power generation device, which comprises a wind generator, a LC resonant network, an inductance regulating controller, a wind speed sensor, a microcontroller and a load. Two input ends of an output winding of the generator is connected to the LC resonant network, the output of the LC resonant network terminal load, while adjusting the power supply controller for inductor, inductance controller by the micro controller to control the change of inductance, the inductance adjusting controller is connected with the control of LC resonant network, the wind speed sensor the wind speed acquisition signal and speed signal transmission to the microcontroller. The utility model utilizes the LC resonance network to realize the intelligent and efficient management and distribution of energy, so as to make the power generation system absorb the wind energy as much as possible, reduce the loss of absorbed energy, and improve the efficiency of the wind power generation.

【技术实现步骤摘要】
谐振高效风力发电装置
本技术涉及谐振高效风力发电装置，属于风力发电

技术介绍
风能是一种清洁无污染的可再生能源，大规模利用风能，普及风力发电，对改变能源结构、保护环境具有重要的意义。但风能能量密度较低，风向和风力大小的不确定性，导致风力发电效率一直难以提高，如何提高风力发电效率一直是风电技术研究的重点。现有提高风力发电效率的专利，如公开号为CN102146887A、CN104696164A的专利，采用不同的形式，在垂直轴风力发电机的迎风面设置挡板，挡住气流在风力发电机风轮上产生阻力，提高旋转扭矩，从而提高风力发电效率，但该方法增加了结构的复杂性和不稳定性，在强风条件下，容易受到破坏，且仅仅适用于垂直轴风力发电机；如公开号为CN201696229U、CN102278280A的专利，使用一种聚风面装置，增加风量，从而提高风力发电效率，但该方法增加了结构的复杂性和不稳定性，在强风条件下，容易受到破坏，且效率提升并不明显。如公开号为CN102022258A、CN103147936A、CN102465844A、CN205559158U等专利，均是设计了新型的叶片结构或是不同的叶片曲线，优化最佳的叶片模型，从而提高风力发电效率，但不同叶片结构，其启动风速、最佳运行风速、尖速比、抗风性均不同，因此对安装环境的风速要求比较高,不易实现。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本技术公开了一种谐振高效风力发电装置，其具体技术方案如下：谐振高效风力发电装置，包括电源、风力发电机、LC谐振网络、电感调节控制器、风速传感器、微控制器和负载，所述电源给LC谐振网络、电感调节控制器、风速传感器和微控制器供电，所述风力发电机的一个输出绕组接LC谐振网络的两个输入端，所述LC谐振网络的输出端接负载，同时为电感调节控制器供电，电感调节控制器由微控制器控制改变电感量，所述电感调节控制器连接控制LC谐振网络，所述风速传感器采集风速信号并将风速信号传递给微控制器。所述LC谐振网络包括一个连续可调的可调电感和谐振电容，所述可调电感的电感量连续可调，所述谐振电容选用无极性电容，LC谐振网络是一个储能网络，风速变高时储存能量，风速降低时释放能量。所述风力发电机选用小型垂直轴风力发电机，所述小型垂直轴风力发电机包括发电机塔架、发电机基座、叶片、叶片支撑臂和发电机，带有微控制器的电路板置于塔架内，LC谐振网络及电感调节控制器安装在发电机基座内，LC谐振网络的两个输入端接发电机的一个输出绕组，电感调节控制器与微控制器相连，风速传感器安装在发电机的顶部，与微控制器相连。所述微控制器选用STM32单片机，使用STM32单片机的PWM功能控制电机驱动器，所述微控制器通过风速传感器实时测量当前风速值，不同的风速对应不同的风力发电机理论最大输出功率，当风速变小时，微控制器控制电感调节控制器增加电感，使电感电压反势，从而把电感能量转移到电容输出；当风速变大时，微控制器控制电感调节控制器减小电感，使得LC谐振网络吸收更多的风能储存到谐振储能网络，从而保证，无论是风速增大或是减小，LC谐振网络始终保持谐振调节状态，吸收风能，减少已吸收能量的损失。所述负载选用电器或电网逆变器。所述LC谐振网络接到风力发电机的一个输出绕组，用直径为1mm的漆包线绕制在骨架上的1000匝线圈作为谐振的可调电感，骨架长15cm，口径为4cm*4cm，骨架内部有一个磁芯，该磁芯装配在一个直线导轨的滑块上，受电机控制改变磁芯插入到线圈内部的深度，从而调节电感量，谐振电容由若干个600V耐压、680UF容量的无极性电容串并联组成。所述风速传感器选用三杯式风速传感器，风速传感器通过串口与微控制器通信，使用STM32单片机及其最小系统构建主控电路，将风速传感器接在STM32单片机的串口通信I/0口上。本技术的有益效果是：本技术利用LC谐振网络，实现能量的智能高效管理分配，从而使发电系统尽可能的吸收风能，减少已吸收能量的损失，提高风力发电的效率。本技术结构较为简单，便于安装，发电效率提升明显。本技术通过判断当前风速的增大或减小，控制电感量的大小，具有一定的智能性，使得能量转移更加合理。附图说明图1是本技术装置的连接状态示意图，图2是本技术方法的控制流程图，图3是本技术的实施电路功能框图，图4是本技术的控制系统电路原理图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本技术。应理解下述具体实施方式仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。图1是本技术的结构示意图，结合附图可见，本谐振高效风力发电装置，包括电源、风力发电机、LC谐振网络、电感调节控制器、风速传感器、微控制器和负载，所述风力发电机的一个输出绕组接LC谐振网络的两个输入端，所述LC谐振网络的输出端接负载，同时为电感调节控制器供电，电感调节控制器由微控制器控制改变电感量，所述电感调节控制器连接控制LC谐振网络，所述风速传感器采集风速信号并将风速信号传递给微控制器。所述LC谐振网络包括一个连续可调的可调电感和谐振电容，所述可调电感的电感量连续可调，所述谐振电容选用无极性电容，LC谐振网络是一个储能网络，风速变高时储存能量，风速降低时释放能量。所述风力发电机选用小型垂直轴风力发电机，所述小型垂直轴风力发电机包括发电机塔架、发电机基座、叶片、叶片支撑臂和发电机，带有微控制器的电路板置于塔架内，LC谐振网络及电感调节控制器安装在发电机基座内，LC谐振网络的两个输入端接发电机的一个输出绕组，电感调节控制器与微控制器相连，风速传感器安装在发电机的顶部，与微控制器相连。所述微控制器选用STM32单片机，使用STM32单片机的PWM功能控制电机驱动器，所述微控制器通过风速传感器实时测量当前风速值，不同的风速对应不同的风力发电机理论最大输出功率，当风速变小时，微控制器控制电感调节控制器增加电感，使电感电压反势，从而把电感能量转移到电容输出；当风速变大时，微控制器控制电感调节控制器减小电感，使得LC谐振网络吸收更多的风能储存到谐振储能网络，从而保证，无论是风速增大或是减小，LC谐振网络始终保持谐振调节状态，吸收风能，减少已吸收能量的损失。所述负载选用电器或电网逆变器。图2是本技术方法的控制流程图，图3是本技术的实施电路功能框图，结合附图可见，本谐振式高效风力发电装置的控制方法，包括以下步骤：步骤一：将风力发电机固定，并将风力发电输出端连接LC谐振网络，完成本装置的安装，风力发电机开始运转，进入下一步；步骤二：启动系统，LC谐振网络、电感调节控制器、风速传感器和微控制器均正常运行，微控制器读取风速传感器测量的风速值，根据当前风速值，微控制器控制风力发电机调整电感值，使LC谐振网络工作在谐振状态，进入下一步；步骤三：微控制器不断读取风速传感器测量的风速值，当检测到风速降低时，进入步骤四；当检测到风速升高时，进入步骤五；步骤四：风速降低后，微控制器控制风力发电机增大电感，使电感电压反势，将电感能量转移到输出电容，使负载的电压升高，从而抽取了LC谐振网络能量，返回步骤三；步骤五：风速升高后，微控制器控制风力发电机减小电感，风力发电机吸收更多的风能储存到LC谐振网络，返回步骤三。图4是本文档来自技高网...

【技术保护点】
谐振高效风力发电装置，其特征在于包括电源、风力发电机、LC谐振网络、电感调节控制器、风速传感器、微控制器和负载，所述电源给LC谐振网络、电感调节控制器、风速传感器和微控制器供电，所述风力发电机的一个输出绕组接LC谐振网络的两个输入端，所述LC谐振网络的输出端接负载，所述LC谐振网络的输出端与电感调节控制器相连，为电感调节控制器供电，电感调节控制器由微控制器控制改变电感量，所述电感调节控制器连接控制LC谐振网络，所述风速传感器采集风速信号并将风速信号传递给微控制器。

【技术特征摘要】
1.谐振高效风力发电装置，其特征在于包括电源、风力发电机、LC谐振网络、电感调节控制器、风速传感器、微控制器和负载，所述电源给LC谐振网络、电感调节控制器、风速传感器和微控制器供电，所述风力发电机的一个输出绕组接LC谐振网络的两个输入端，所述LC谐振网络的输出端接负载，所述LC谐振网络的输出端与电感调节控制器相连，为电感调节控制器供电，电感调节控制器由微控制器控制改变电感量，所述电感调节控制器连接控制LC谐振网络，所述风速传感器采集风速信号并将风速信号传递给微控制器。2.根据权利要求1所述的谐振高效风力发电装置，其特征在于所述LC谐振网络包括一个连续可调的可调电感和谐振电容，所述可调电感的电感量连续可调，所述谐振电容选用无极性电容，LC谐振网络是一个储能网络，风速变高时储存能量，风速降低时释放能量。3.根据权利要求2所述的谐振高效风力发电装置，其特征在于所述风力发电机选用小型垂直轴风力发电机，所述小型垂直轴风力发电机包括发电机塔架、发电机基座、叶片、叶片支撑臂和发电机，带有微控制器的电路板置于塔架内，LC谐振网络及电感调节控制器安装在发电机基座内，LC谐振网络的两个输入端接发电机的一个输出绕组，电感调节控制器与微控制器相连，风速传感器安装在发电机的顶部，与微控制器相连。4.根据权利要求3所述的谐振高效风力发电装置，其特征在于所述微控制器选...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕富勇，晁博，马芙蓉，李鹏生，吕汶蔚，唐迎川，程文灿，江鸿，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32