一种垂直轴风力发电系统的电能管理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了风力发电技术领域中的一种垂直轴风力发电系统的电能管理装置。本实用新型专利技术包括单片机、整流模块、电压检测电路、逆变器、转速检测电路、能耗制动装置、过流保护装置、蓄电池、能耗装置驱动电路、负载测试保护电路和充电检测控制电路。本实用新型专利技术不仅能够为用电装置提供稳定的电能，而且能够将多余的电能存入蓄电池，实现风能利用的最大化。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于风力发电
，尤其涉及一种垂直轴风力发电系统的电能管理装置。
技术介绍
随着风能发电技术的逐步完善，小规模风能发电得以实现。在地铁隧道中，列车运行时产生的风速能够满足小型发电机启动转速，加上气体流向的确定性，以及气流的周期性，能够使风能的利用率进一步提高。由于水平式风能发电机尺寸过大，效率较低，再加上储能设备的检修复杂，寿命较短，使得利用地铁隧道风能发电技术进展缓慢，专利“一种利用地铁隧道风能的垂直轴风力发电系统”很好滴利用的隧道风能进行发电，但由于风速的不确定性，导致产生的电能波动大，难于直接应用于用电装置，且电能不能储存，没有对电 能进行有效管理。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中提到的垂直轴风力发电系统产生的电能波动大，难于直接应用于用电装置等不足，本技术提出了一种垂直轴风力发电系统的电能管理装置。本技术的技术方案是，一种垂直轴风力发电系统的电能管理装置，其特征是该电能管理装置包括单片机、整流模块、电压检测电路、逆变器、转速检测电路、能耗制动装置、过流保护装置、蓄电池、能耗装置驱动电路、负载测试保护电路和充电检测控制电路；所述单片机分别与电压检测电路、逆变器、转速检测电路、能耗装置驱动电路、负载测试保护电路和充电检测控制电路连接；整流模块分别与电压检测电路和能耗装置驱动电路连接；能耗装置驱动电路和能耗制动装置连接；负载测试保护电路和过流保护装置连接；充电检测控制电路和蓄电池连接。所述单片机为AVR单片机。所述整流模块为不可控整流器。所述蓄电池为阀控式密封铅酸蓄电池。本技术能够对用电装置提供稳定的电能，同时，当无用电装置时或电能多余时，通过电压检测电路、充电检测控制电路检测蓄电池端的电压值及充电电流值，对蓄电池进行充电。并由单片机通过充电检测控制电路对蓄电池的状态进行控制。附图说明图I为本技术垂直轴风力发电系统的的电能管理装置；图2为本技术垂直轴风力发电系统的叶轮及发电机立体结构示意图；1为叶轮；2为传动轴；3为发电机；4为风速仪；5为固定支架；6为弧形挡板。7为电能管理装置。具体实施方式以下结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本技术的范围及其应用。参见图1，垂直轴风力发电系统的电能管理装置包括单片机、整流模块、电压检测电路、逆变器、转速检测电路、能耗制动装置、过流保护装置、蓄电池、能耗装置驱动电路、负载测试保护电路和充电检测控制电路。工作时，叶轮在隧道风的作用下旋转并带动发电机发电，该电能经过整流模块，在单片机的控制下经过逆变器处理，变成可并网使用的电能。单片机采用AVR单片机，程序根据检测模块功能编写。整流模块是整流器，采用不可控整流器，其使用的是不可控型的功率开关管，如大功率二极管，该电路具有结构简单、功耗低、成本低等优点。逆变器根据额定输出容量，输出电压稳定度，整机效率，保护功能，启动性能等方面综合考虑选择。蓄电池阀控式密封铅酸蓄电池，使用安全可靠、寿命长，正常运行时无须对电解液进行检测和调酸加水。能耗制动装置、过流保护装置其本身是电阻，主要用于在电流过大时，耗能保护电路的作用。装置中电路部分是根据各自功能有工程师自行制作，由于现在技术成熟，可以因地制宜的进行设、加工、编程。单片机通过转速检测电路，检测发电机相电压频率测量发电机转速，当由于风速过快而引起发电机转速较高时切入能耗负载进行制动，迫使发电机降速；当发电机转速下降到规定范围，则自动切断能耗负载，发电机继续发电。如此往复，使发电机保持在动态平衡的运转状态下。系统工作时，在对外接用电装置供电时，通过电压检测电路及充电检测控制电路，检测蓄电池的电压及充电电流，判断蓄电池的工作状态。当蓄电池电量充满时，则终止对蓄电池组继续充电，直接供外接用电装置使用。在发电机不工作的状态下，蓄电池通过单片机控制，向外接用电装置供电。系统中负载保护电路利用负反馈控制原理，避免负载电流过流，使负载烧毁，造成损失。参见图2，垂直轴风力发电系统包括叶轮、传动轴、发电机、风速仪、固定支架、弧形挡板和电能管理装置。列车经过时产生的风能推动叶轮旋转，通过传动轴带动发电机发电。叶轮由3-4组叶片组成，叶片通过支撑杆固定于传动轴上。各组叶片采用内凹弧形构造，凹面要正对列车行驶方向，且沿圆周均分分布。叶片上、下沿分别与上、下固定三角支架齐平。风速仪固定于传动轴顶端，通过导线与控制箱相连。弧形挡板三角支架固定于叶轮外侧，能够有效避免逆向列车行驶时产生的逆向风的阻力作用，并降低正向风的负作用。其材料采用硬质塑料，造价低廉，制作简单。发电机连接于传动轴下端，通过导线与控制箱相连。以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。权利要求1.一种垂直轴风力发电系统的电能管理装置，其特征是该电能管理装置包括单片机、整流模块、电压检测电路、逆变器、转速检测电路、能耗制动装置、过流保护装置、蓄电池、能耗装置驱动电路、负载测试保护电路和充电检测控制电路； 所述单片机分别与电压检测电路、逆变器、转速检测电路、能耗装置驱动电路、负载测试保护电路和充电检测控制电路连接；整流模块分别与电压检测电路和能耗装置驱动电路连接；能耗装置驱动电路和能耗制动装置连接；负载测试保护电路和过流保护装置连接；充电检测控制电路和蓄电池连接。2.根据权利要求I所述的一种垂直轴风力发电系统的电能管理装置，其特征是所述单片机为AVR单片机。3.根据权利要求I所述的一种垂直轴风力发电系统的电能管理装置，其特征是所述整流模块为不可控整流器。4.根据权利要求I所述的一种垂直轴风力发电系统的电能管理装置，其特征是所述蓄电池为阀控式密封铅酸蓄电池。专利摘要本技术公开了风力发电
中的一种垂直轴风力发电系统的电能管理装置。本技术包括单片机、整流模块、电压检测电路、逆变器、转速检测电路、能耗制动装置、过流保护装置、蓄电池、能耗装置驱动电路、负载测试保护电路和充电检测控制电路。本技术不仅能够为用电装置提供稳定的电能，而且能够将多余的电能存入蓄电池，实现风能利用的最大化。文档编号H02J7/14GK202550643SQ20122014063公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月5日 优先权日2012年4月5日专利技术者余歉, 张晓莉, 朱东阳, 杨鸿宇, 牛风雷, 王腾敏 申请人:华北电力大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直轴风力发电系统的电能管理装置，其特征是该电能管理装置包括单片机、整流模块、电压检测电路、逆变器、转速检测电路、能耗制动装置、过流保护装置、蓄电池、能耗装置驱动电路、负载测试保护电路和充电检测控制电路；所述单片机分别与电压检测电路、逆变器、转速检测电路、能耗装置驱动电路、负载测试保护电路和充电检测控制电路连接；整流模块分别与电压检测电路和能耗装置驱动电路连接；能耗装置驱动电路和能耗制动装置连接；负载测试保护电路和过流保护装置连接；充电检测控制电路和蓄电池连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：牛风雷，王腾敏，余歉，杨鸿宇，朱东阳，张晓莉，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：实用新型
国别省市：