一種隧道內(nèi)微型風力發(fā)電利用系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微型風力機領(lǐng)域，具體地說，是一種隧道內(nèi)微型風力發(fā)電利用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源與環(huán)境壓力增加，清潔和可再生能源愈來愈受到重視。在各種綠色能源中，風能是前景潛力巨大的可再生能源之一。目前安裝的風力發(fā)電系統(tǒng)大多是MW級與電網(wǎng)互聯(lián)的大型風機系統(tǒng)，該技術(shù)經(jīng)過不斷的完善已日臻成熟。除了大規(guī)模風場之外可以利用的風資源開發(fā)還很不夠，許多風資源沒有得到利用。迄今為止，未見有關(guān)收集高速機車通過隧道時產(chǎn)生的風能、將風能轉(zhuǎn)換為電能，再進行利用的文獻報道和實際應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，為實現(xiàn)特定目的，對現(xiàn)有技術(shù)單一功能元器件進行有機地組合創(chuàng)新，通過組合使單一功能元器件相互協(xié)同，發(fā)揮綜合功能，提供一種通過對隧道內(nèi)機車經(jīng)過時產(chǎn)生的推動風加以利用系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，綠色環(huán)保，經(jīng)濟實用，既能充分發(fā)揮風力發(fā)電的優(yōu)勢，又能使照明與電能消耗之間的矛盾得到解決。
[0004]解決其技術(shù)問題采用的方案是，一種隧道內(nèi)微型風力發(fā)電利用系統(tǒng)，其特征是，它包括:能夠在機車經(jīng)過隧道時，收集由于機車高速運行所產(chǎn)生推動風的集流罩，所述集流罩風壓作用于垂直軸風力機的葉片處，所述葉片將產(chǎn)生的扭矩傳遞給發(fā)電機，所述發(fā)電機與控制器電連接，控制器與蓄電池輸入端電連接，蓄電池的輸出端分別與分控器的輸入端和外部供電系統(tǒng)的輸入端電連接，分控器的輸出端與直流負載電連接，分控器的輸出端通過逆變器與交流負載電連接。
[0005]所述集流罩呈喇叭口狀，能高效率吸收推動風。
[0006]所述垂直軸風力機的葉片采用薩窩紐斯式葉片。
[0007]所述控制器為能夠卸掉多余電能，防止蓄電池過充電的泄荷器。
本發(fā)明的一種隧道內(nèi)微型風力發(fā)電利用系統(tǒng)的有益效果是:
1.用于風機的集流罩結(jié)構(gòu)平滑，接近于流線型，所述集流罩呈喇叭口狀，有利于氣流流入和加速，經(jīng)過所述集流罩后的氣流，其氣壓降小，且氣流均勻不易產(chǎn)生紊流，故所述出口氣流對葉片擾動較小，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的低風速轉(zhuǎn)動效率低以及風機性能差的技術(shù)問題；
2.薩窩紐斯式葉片的啟動風速小，風能利用率高，占地面積小，風力發(fā)電機部分安裝在隧道地基上，節(jié)省空間并便于維修；
3.有火車經(jīng)過的隧道內(nèi)，機車雙向穿行，且各側(cè)運行方向不變，這使集風罩朝向不變，無需設置轉(zhuǎn)向裝置，利用其經(jīng)過時的推動風發(fā)電是能量創(chuàng)新利用的新舉措；
4.所述隧道內(nèi)機車定時定速經(jīng)過，所述垂直軸葉片及與之匹配的發(fā)電機和蓄電池參數(shù)變化范圍很小，所述供給負載的電量比較穩(wěn)定，與室外風機受風速變化參數(shù)影響大情況相比，本發(fā)明解決了大參數(shù)變化對風機性能影響大的問題，系統(tǒng)運行平穩(wěn)且應用率高； 5.利用推動風提供動力推動垂直軸葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能供隧道內(nèi)照明，避免了外部停電時影響隧道內(nèi)照明問題，系統(tǒng)智能化程度高且節(jié)能環(huán)保；
6.其結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，安裝方便，綠色環(huán)保，經(jīng)濟實用。
【附圖說明】
[0008]圖1為集流罩擺放位置示意圖；
圖2為發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0009]圖中:1集流罩，2薩窩紐斯式風力機葉片，3風力發(fā)電機，4控制器，5蓄電池，6分控器，7逆變器，8交流負載，9直流負載，即照明系統(tǒng)，10外部供電系統(tǒng)，11機車。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0011]如圖1所示，以機車11以120公里/小時速度經(jīng)過隧道時為例，其產(chǎn)生推動風經(jīng)過集流罩I進行收集并加速。其推動風速達到10-20m/s，能夠滿足垂直軸風力發(fā)電機發(fā)電要求。
[0012]如圖2所示，本發(fā)明的一種隧道內(nèi)微型風力發(fā)電利用系統(tǒng)，包括能夠在機車11經(jīng)過隧道時，收集推動風的集流罩1、薩窩紐斯式風力機葉片2、風力發(fā)電機3、控制器4、蓄電池5、分控器6、逆變器7、交流負載8、直流負載(照明系統(tǒng))9和外部供電系統(tǒng)10。集流罩I對稱軸線與機車11運行軌道成45°角迎風布置，收集推動風；薩窩紐斯式葉片2布置在集流罩I出口處，集流罩I收集的推動風作用在與風力發(fā)電機3相連接的垂直軸薩窩紐斯式葉片2上，風力發(fā)電機3與控制器4電連接，控制器4與蓄電池5輸入端電連接，蓄電池5輸出端分別與分控器6的輸入端和外部供電系統(tǒng)10的輸入端電連接，分控器6的輸出端與直流負載9電連接，分控器6的輸出端通過逆變器7與交流負載8電連接。所述集流罩I與薩窩紐斯式葉片2將風的動能轉(zhuǎn)化為機械能并將轉(zhuǎn)矩傳遞給風力發(fā)電機3，所述風力發(fā)電機3產(chǎn)生的電能由控制器4，即泄荷器進行控制，將電能儲存在蓄電池5內(nèi)，泄荷器的作用是，當蓄電池已被充滿，系統(tǒng)發(fā)電量大于負載用電量時，為防止蓄電池過充和確保逆變器正常工作，控制器會自動接通泄荷器，將多余的電能通過泄荷器消耗掉。具有開關(guān)功能的分控器6將控制轉(zhuǎn)化為交流負載8和直流負載9的負荷量，所述交流負載8的使用將通過逆變器7整流后進行，正常工作時外部供電系統(tǒng)10處于待機狀態(tài)，而當風力發(fā)電機3處于維護狀態(tài)，所述外部供電系統(tǒng)10進入工作狀態(tài)，以用來維持照明系統(tǒng)正常運行。
[0013]本發(fā)明一種隧道內(nèi)微型風力發(fā)電利用系統(tǒng)所選用的單一功能元器件均為市售產(chǎn)品，其來源廣泛，容易實施。
[0014]本發(fā)明的【具體實施方式】僅是一個優(yōu)選實例，并不用于限制本發(fā)明，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發(fā)明權(quán)利要求所保護的范圍。本發(fā)明不局限于這些實施例，而是要符合與本發(fā)明公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種隧道內(nèi)微型風力發(fā)電利用系統(tǒng)，其特征是，它包括:能夠在機車經(jīng)過隧道時，收集推動風的集流罩，所述集流罩的風壓作用在垂直軸風力發(fā)電機的葉片處，所述葉片將產(chǎn)生的扭矩傳遞給發(fā)電機，所述發(fā)電機與控制器電連接，控制器與蓄電池輸入端電連接，蓄電池的輸出端分別與分控器的輸入端和外部供電系統(tǒng)的輸入端電連接，分控器的輸出端與直流負載電連接，分控器的輸出端通過逆變器與交流負載電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道內(nèi)微型風力發(fā)電利用系統(tǒng)，其特征是，所述的集流罩呈喇叭口狀，能高效率吸收推動風。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道內(nèi)微型風力發(fā)電利用系統(tǒng)，其特征是，所述垂直軸風力機葉片采用薩窩紐斯式葉片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道內(nèi)微型風力發(fā)電利用系統(tǒng)，其特征是，所述控制器為能夠卸掉多余電能，防止蓄電池過充電的泄荷器。
【專利摘要】本發(fā)明是一種隧道內(nèi)微型風力發(fā)電利用系統(tǒng)，其特點是，包括：能夠在機車經(jīng)過隧道時，收集推動風的集流罩，所述集流罩的風壓作用在垂直軸風力發(fā)電機的葉片處，風力發(fā)電機與控制器電連接，控制器與蓄電池輸入端電連接，蓄電池的輸出端分別與分控器的輸入端和外部供電系統(tǒng)的輸入端電連接，分控器的輸出端與直流負載電連接，分控器的輸出端通過逆變器與交流負載電連接。用于解決火車或高速運動物體經(jīng)過隧道時由于壓力差所產(chǎn)生推動風經(jīng)過集流罩收集后的綜合利用問題，具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，綠色環(huán)保，經(jīng)濟實用等優(yōu)點，既能充分發(fā)揮風力發(fā)電的優(yōu)勢，又能使照明與電能消耗之間的矛盾得到解決。
【IPC分類】F03D9/02
【公開號】CN104895746
【申請?zhí)枴緾N201510304866
【發(fā)明人】曲宏偉, 徐志明
【申請人】東北電力大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月5日