基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括：風(fēng)力發(fā)電模塊，包括設(shè)置于高速公路中間的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能；儲(chǔ)能模塊，用來儲(chǔ)存風(fēng)力發(fā)電模塊發(fā)出的電能；負(fù)荷，包括高速公路沿線的用電負(fù)荷設(shè)備；綜合控制模塊，分別與風(fēng)力發(fā)電模塊、儲(chǔ)能模塊和負(fù)荷耦接，用于將風(fēng)力發(fā)電模塊輸出的電流分別調(diào)整成為適于儲(chǔ)能模塊和負(fù)荷使用的電流。本實(shí)用新型提供一種不需要市電接入，僅利用高速公路沿線的自然風(fēng)資源以及公路來往車輛在高速公路中間隔離綠化帶產(chǎn)生的隨動(dòng)風(fēng)力來發(fā)電，通過儲(chǔ)能模塊儲(chǔ)存風(fēng)力所產(chǎn)生的電力能源，并為高速公路沿線用電設(shè)備提供電力供應(yīng)的方法。
【專利說明】基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及新能源領(lǐng)域，尤其涉及一種基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要采用風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和整流技術(shù)，在公路中作為風(fēng)光互補(bǔ)路燈或?yàn)楣繁O(jiān)控設(shè)備提供電能，多安放在公路兩側(cè)，分散的應(yīng)用于公路兩側(cè)用電設(shè)備。
[0003]這種方法存在風(fēng)能利用率低、風(fēng)力發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷率低等缺點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)方面，提供一種基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括:風(fēng)力發(fā)電模塊，包括設(shè)置于高速公路中間的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能；儲(chǔ)能模塊，用來儲(chǔ)存風(fēng)力發(fā)電模塊發(fā)出的電能；負(fù)荷，包括高速公路沿線的用電負(fù)荷設(shè)備；綜合控制模塊，分別與風(fēng)力發(fā)電模塊、儲(chǔ)能模塊和負(fù)荷耦接，用于將風(fēng)力發(fā)電模塊輸出的電流分別調(diào)整成為適于儲(chǔ)能模塊和負(fù)荷使用的電流。
[0006]可選的，所述綜合控制模塊包括:整流濾波單元，用于將垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的不穩(wěn)定交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電；變換電路單元，用于將整流濾波單元輸出的直流電電壓統(tǒng)一輸出為儲(chǔ)能模塊充電所需電壓；負(fù)荷控制單元，接收變換電路單元的輸出，用于對(duì)負(fù)荷輸出穩(wěn)定的電流，并控制輸出電流的大小。
[0007]可選的，所述綜合控制模塊還包括:卸荷單元，變換電路單元、卸荷單元和儲(chǔ)能模塊依次耦接，當(dāng)儲(chǔ)能模塊充滿電以后，如果電能仍有富余，為保護(hù)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組件，卸荷單元的卸荷電路開通把富余電量泄放掉。
[0008]本實(shí)用新型提供一種不需要市電接入，僅利用高速公路沿線的自然風(fēng)資源以及公路來往車輛在高速公路中間隔離綠化帶產(chǎn)生的隨動(dòng)風(fēng)力來發(fā)電，通過儲(chǔ)能模塊儲(chǔ)存風(fēng)力所產(chǎn)生的電力能源，并為高速公路沿線用電設(shè)備提供電力供應(yīng)的方法。本實(shí)用新型彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)在這方面的缺陷，使道路公共用電系統(tǒng)自身成為了一種綠色能源循環(huán)控制系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖la、lb、2是薩瓦紐斯(Savonius)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)示意圖；
[0010]圖3-4是直葉片H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)示意圖；
[0011]圖5是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例提供的基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖6是根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例提供的基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0014]發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，高速公路周邊雖然地勢(shì)開闊、自然風(fēng)力較強(qiáng)，但在道路兩側(cè)放置風(fēng)力發(fā)電機(jī)的方法并未充分利用高速公路上高速行駛的來往車輛帶動(dòng)的風(fēng)能。另外，自然風(fēng)力的大小隨時(shí)變化，經(jīng)常使發(fā)電機(jī)組處于非滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，而分散式的供電容易造成蓄電池電能溢出，不利于風(fēng)能最大化利用。
[0015]發(fā)明人經(jīng)研究還發(fā)現(xiàn)，為了充分利用高速公路上高速行駛的來往車輛帶動(dòng)的風(fēng)能，可以在高速公路中間設(shè)置垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。根據(jù)驅(qū)動(dòng)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的氣動(dòng)力的不同，有兩種類別:薩瓦紐斯(Savonius)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)(也稱為S型風(fēng)力機(jī))和直葉片H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0016]薩瓦紐斯型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，又稱S型風(fēng)力機(jī)。S型風(fēng)力機(jī)主要是利用空氣產(chǎn)生的阻力，推動(dòng)S型葉片旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)稀土永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電產(chǎn)生電能。
[0017]如圖la、lb、2所示，薩瓦紐斯型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常包括兩枚軸線錯(cuò)開的半圓柱形葉片、剎車單元、稀土永磁發(fā)電機(jī)。也有用3枚以上的這種風(fēng)力機(jī)往往上下重疊多層，以提高功率并且避開啟動(dòng)死區(qū)。其優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，弱風(fēng)下容易啟動(dòng)。
[0018]H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)屬于升力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，采用空氣動(dòng)力學(xué)原理，利用空氣產(chǎn)生的升力做功，
[0019]H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括葉片、剎車單元、稀土永磁發(fā)電機(jī)。主要是用垂直直線3-5個(gè)葉片，由4角形或5角形形狀的輪轂固定、連接葉片的連桿組成的風(fēng)輪，由風(fēng)輪帶動(dòng)稀土永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電。例如，如圖3所示，H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括3個(gè)葉片011以及轉(zhuǎn)軸012。
[0020]如圖4所示，葉片采用飛機(jī)翼形形狀，空氣繞葉片流動(dòng)產(chǎn)生的合力形成轉(zhuǎn)矩，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。在風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，它不會(huì)受到因變形而改變效率。
[0021]綜上所述，如果在高速公路中間設(shè)置垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可以充分利用高速公路上高速行駛的來往車輛帶動(dòng)的風(fēng)能，實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定供電的效果。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例，提供一種基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。如圖5所示,該系統(tǒng)包括:
[0023]風(fēng)力發(fā)電模塊11，包括垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能；
[0024]儲(chǔ)能模塊13，用來儲(chǔ)存風(fēng)力發(fā)電模塊發(fā)出的電能；
[0025]負(fù)荷14，包括高速公路沿線的用電負(fù)荷設(shè)備，例如廣告牌、燈箱、路燈、車輛檢測(cè)器、可變情報(bào)板、氣象檢測(cè)器、環(huán)境檢測(cè)器、拍攝像設(shè)備等；
[0026]綜合控制模塊12，分別與風(fēng)力發(fā)電模塊11、儲(chǔ)能模塊13和負(fù)荷14耦接/電連接，用于將風(fēng)力發(fā)電模塊11輸出的電流分別調(diào)整成為適于儲(chǔ)能模塊13和負(fù)荷14使用的電流，并且儲(chǔ)能模塊13適于通過綜合控制模塊12向負(fù)荷14供電。
[0027]根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例，儲(chǔ)能模塊13包括儲(chǔ)能蓄電池。
[0028]如圖6所示，根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例，綜合控制模塊進(jìn)一步包括:
[0029]整流濾波單元121，通過整流濾波單元將垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的不穩(wěn)定交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電；
[0030]變換電路單元122，通過變換電路單元將整流濾波單元輸出的直流電電壓分別輸出為蓄電池所需的電壓和負(fù)荷所需的電壓，并向蓄電池和負(fù)荷供電，例如，通過變換電路單兀將整流濾波單兀121輸出的直流電電壓統(tǒng)一輸出為12V(本實(shí)施例中蓄電池所需的電壓)，向蓄電池充電；
[0031]負(fù)荷控制單元123，接收變換電路單元122的輸出，用于對(duì)負(fù)荷輸出穩(wěn)定的電流，并能夠控制輸出電流的大小。
[0032]其中，負(fù)荷控制單元123與蓄電池14、負(fù)荷13相當(dāng)于組成了一個(gè)串聯(lián)電路，作為這個(gè)串聯(lián)電路的一個(gè)單元，負(fù)荷控制單元123可以通過控制自身通斷來控制負(fù)荷13的通斷，同時(shí)，負(fù)荷控制單元123相當(dāng)于一個(gè)電路的電阻，可以通過控制自身阻值的大小來控制輸出電流的大小。
[0033]另外，本實(shí)施例中的負(fù)載為直流負(fù)載，如果負(fù)載使用交流電，需要在直流的輸出環(huán)節(jié)加上逆變單元和濾波單元，實(shí)現(xiàn)直流-交流的轉(zhuǎn)換，再連接負(fù)載即可。
[0034]根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例，負(fù)荷控制單元123還適于根據(jù)設(shè)定的時(shí)間或者光照，控制與負(fù)荷電路的開斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷的控制。
[0035]根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例，變換電路單元122通過防反流二極管向蓄電池充電。
[0036]繼續(xù)參考圖6，根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例，綜合控制模塊還包括:
[0037]卸荷單元124，變換電路單元122、卸荷單元124和蓄電池14依次耦接，當(dāng)蓄電池充滿電以后，如果電能仍有富余，為保護(hù)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組件，卸荷單元的卸荷電路開通把富余電量泄放掉。
[0038]根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例，風(fēng)力發(fā)電模塊11包括薩瓦紐斯(Savonius)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0039]根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例，風(fēng)力發(fā)電模塊11包括直葉片H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0040]本實(shí)用新型提供一種不需要市電接入，僅利用高速公路沿線的自然風(fēng)資源以及公路來往車輛在高速公路中間隔離綠化帶產(chǎn)生的隨動(dòng)風(fēng)力來發(fā)電，通過儲(chǔ)能模塊儲(chǔ)存風(fēng)力所產(chǎn)生的電力能源，并為高速公路沿線用電設(shè)備提供電力供應(yīng)的方法。本實(shí)用新型彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)在這方面的缺陷，使道路公共用電系統(tǒng)自身成為了一種綠色能源循環(huán)控制系統(tǒng)。
[0041]應(yīng)該注意到并理解，在不脫離后附的權(quán)利要求所要求的本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，能夠?qū)ι鲜鲈敿?xì)描述的本實(shí)用新型做出各種修改和改進(jìn)。因此，要求保護(hù)的技術(shù)方案的范圍不受所給出的任何特定示范教導(dǎo)的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括: 風(fēng)力發(fā)電模塊，包括設(shè)置于高速公路中間的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電倉泛; 儲(chǔ)能模塊，用來儲(chǔ)存風(fēng)力發(fā)電模塊發(fā)出的電能； 負(fù)荷，包括高速公路沿線的用電負(fù)荷設(shè)備；和 綜合控制模塊，分別與風(fēng)力發(fā)電模塊、儲(chǔ)能模塊和負(fù)荷耦接，用于將風(fēng)力發(fā)電模塊輸出的電流分別調(diào)整成為適于儲(chǔ)能模塊和負(fù)荷使用的電流，并且所述儲(chǔ)能模塊適于通過綜合控制模塊向負(fù)荷供電； 其中，所述綜合控制模塊包括: 整流濾波單元，用于將垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的不穩(wěn)定交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電；變換電路單元，用于將整流濾波單元輸出的直流電電壓分別輸出為儲(chǔ)能模塊所需的電壓和負(fù)荷所需的電壓，并向儲(chǔ)能模塊和負(fù)荷供電； 負(fù)荷控制單元，接收變換電路單元的輸出，用于對(duì)負(fù)荷輸出穩(wěn)定的電流，并控制輸出電流的大小；和 卸荷單元，其中，所述變換電路單元、卸荷單元和儲(chǔ)能模塊依次耦接，當(dāng)儲(chǔ)能模塊充滿電以后，如果電能仍有富余，卸荷單元的卸荷電路開通把富余電量泄放掉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能模塊包括儲(chǔ)能蓄電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于: 所述負(fù)荷控制單元與儲(chǔ)能模塊、負(fù)荷組成了一個(gè)串聯(lián)電路，負(fù)荷控制單元通過控制自身通斷來控制負(fù)荷的通斷，負(fù)荷控制單元通過控制自身阻值的大小來控制輸出電流的大小; 所述負(fù)荷控制單元還適于根據(jù)設(shè)定的時(shí)間或者光照，控制與負(fù)荷電路的開斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述變換電路單元通過防反流二極管向儲(chǔ)能模塊充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電模塊包括薩瓦紐斯型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，薩瓦紐斯型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括兩枚軸線錯(cuò)開的半圓柱形葉片、剎車單元、稀土永磁發(fā)電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電模塊包括直葉片H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于垂直軸風(fēng)機(jī)的高速公路風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括葉片、剎車單元、稀土永磁發(fā)電機(jī)。
【文檔編號(hào)】F03D9/00GK203939627SQ201420148978
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】郭炬, 常建平, 呂文杰, 沈春雷, 徐臣, 徐杰彥, 王楠, 范瀅 申請(qǐng)人:國網(wǎng)節(jié)能服務(wù)有限公司