[实用新型]一种垂直轴风力发电系统的电能管理装置

说明书

技术领域

本实用新型属于风力发电技术领域，尤其涉及一种垂直轴风力发电系统的电能管理装置。

背景技术

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。

发明内容

针对上述背景技术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，本实用新型提出了一种垂直轴风力发电系统的电能管理装置。

本实用新型的技术方案是，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。

本实用新型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1为本实用新型垂直轴风力发电系统的的电能管理装置；

图2为本实用新型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

下面结合附图，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，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

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。