專利名稱：風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于可再生能源利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以風(fēng) 能、太陽能為原動(dòng)力的創(chuàng)新性景觀設(shè)施。
背景技術(shù)：
在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下，各式各樣的人造景觀設(shè)施在街心公 園、村莊、公路兩側(cè)涌現(xiàn)，點(diǎn)亮了我們的生活。這些設(shè)施或只能在白 天觀賞，或通過纏繞、投射的燈光幫助才能在夜間工作，這樣在夜間 要消耗大量電能，且功能較為單一。
而在我國廣闊的北方地區(qū)，風(fēng)能、太陽能資源豐富，且二者在全 年呈互補(bǔ)態(tài)勢(shì)。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)已經(jīng)在西藏、內(nèi)蒙古應(yīng)用于解決偏 遠(yuǎn)牧民的供電問題，它結(jié)合了風(fēng)力發(fā)電與太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu) 點(diǎn)，有效提高了風(fēng)、光資源及設(shè)備的綜合利用效率。目前此項(xiàng)技術(shù)主 要應(yīng)用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)中的風(fēng)車僅工作于發(fā)電狀態(tài)，在風(fēng)速 較低時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，且外觀工藝簡單，無景觀效果。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車。
為了達(dá)到本實(shí)用新型的目的所采取的技術(shù)包括風(fēng)輪機(jī)1和太陽
能發(fā)電裝置，其特征在于，通過連接軸承2與風(fēng)輪機(jī)1相接有一電機(jī) 3，該電機(jī)3經(jīng)過AC/DC雙向變換器6與一蓄電池12的正負(fù)極相連接， 在風(fēng)輪機(jī)1與電機(jī)3之間設(shè)置了一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器13，太陽能發(fā)電裝 置通過DC /DC變換器與蓄電池12的正負(fù)極相連接，與AC/DC雙向變 換器6相連的還有一個(gè)控制器23。
上述的風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車中，AC/DC雙向變換器6包含由控制器23控制的IGBT橋18和開關(guān)K1、開關(guān)K2， IGBT橋18通過開關(guān)Kl和 開關(guān)K2與蓄電池12相連，通過其輸入端子與電機(jī)3相連。
上述的風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車中，所述的控制器23包含數(shù)字信號(hào)處 理器，其信號(hào)源為電流互感器CT1、電壓互感器PT1、 PT2和轉(zhuǎn)速傳 感器13所采集的信號(hào)。
上述的風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車中，在控制器23與IGBT橋18之間設(shè) 有IGBT驅(qū)動(dòng)。
上述的風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車中，在風(fēng)輪機(jī)1上設(shè)有燈16，在AC/DC 雙向變換器6與燈16之間設(shè)有燈光控制器14，該燈光控制器14執(zhí) 行附圖2中控制器23給出的控制信號(hào)。
上述的風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車中，風(fēng)輪機(jī)1的塔架15為上小下大的 變截面體，無需四周牽拽，這使得風(fēng)車整體新穎美觀。
上述的風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車中，在風(fēng)輪機(jī)1上設(shè)置的燈16為設(shè)在 風(fēng)輪機(jī)1的葉片和塔架上的L E D發(fā)光二極管，具體燈光配置需根據(jù) 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況設(shè)計(jì)，附圖l中僅作示意說明。
上述的風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車中，電機(jī)3為可交替工作在發(fā)電機(jī)和電 動(dòng)機(jī)兩種狀態(tài)下的電機(jī)。
本風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車新穎美觀、沒有害物質(zhì)排放，無污染、靈活、 高效、電能輸出穩(wěn)定。日常運(yùn)行成本低，無須從外部取電，年維護(hù)量 小，可承載公益宣傳、企業(yè)及產(chǎn)品廣告等功能，適合在公園、村莊、 公路兩側(cè)使用。
本實(shí)用新型改進(jìn)了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中風(fēng)輪機(jī)僅用于發(fā)電的傳 統(tǒng)運(yùn)行模式，使風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和速度得到了準(zhǔn)確的控制，較為理想 地實(shí)現(xiàn)了風(fēng)車的景觀效果。在夜間通過風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)與燈光的配合，使 風(fēng)車更加絢麗多彩。


圖1為本實(shí)用新型風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車的控制電路圖。 具體實(shí)施方案
如圖1所示，本風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車包括風(fēng)力發(fā)電/驅(qū)動(dòng)部分、太 陽能發(fā)電部分和能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換部分。
風(fēng)力發(fā)電/驅(qū)動(dòng)部分由風(fēng)輪機(jī)1 、連接軸承2 、轉(zhuǎn)速傳感器13、 電機(jī)3、連接導(dǎo)線4組成。15為風(fēng)輪機(jī)1的塔架，16為設(shè)在風(fēng)輪機(jī) 1的葉片和塔架15上的燈。
太陽能發(fā)電部分由光伏電池板9、連接導(dǎo)線組成IO。
能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換部分由AC/DC雙向變換器6 、連接導(dǎo)線7 、DC/DC 變換器ll、連接導(dǎo)線8、蓄電池12組成。
風(fēng)輪機(jī)1的塔架15采用無牽引設(shè)計(jì)，即通過變截面的塔架承載 風(fēng)輪機(jī)，四周無需牽拉固定。
附圖2表示了 AC/DC雙向變換器6的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。IGBT橋18通過 輸入端子17與電機(jī)3相連，通過開關(guān)Kl、 K2與蓄電池12相連。IGBT 橋18與開關(guān)K1、 K2的控制信號(hào)均由控制器23給出，其中用于控制 IGBT橋18的信號(hào)還要經(jīng)IGBT驅(qū)動(dòng)24放大調(diào)理，轉(zhuǎn)換為可直接驅(qū)動(dòng) IGBT的控制信號(hào)。CT1、 PT1、 PT2所采集的電信號(hào)及轉(zhuǎn)速傳感器13 所采集的信號(hào)構(gòu)成了控制量輸入22，為控制器23的閉環(huán)控制提供依 據(jù)?？刂破鞯暮诵牟糠植捎昧诉\(yùn)算能力超過了 100MIPS的高速數(shù)字信 號(hào)處理器，IGBT選用了開關(guān)頻率高于10kHZ的高速器件，這使得IGBT 橋可以高效靈活的工作，從而保證了電能的穩(wěn)定輸出。
圖2所述實(shí)施例中的IGBT橋使用單相電機(jī)，若采用三相電機(jī)， 僅需將現(xiàn)有的四橋臂增加為六橋臂。
電機(jī)3采用可工作于發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的電機(jī)，通過控制裝置
實(shí)現(xiàn)兩種狀態(tài)的切換。當(dāng)電機(jī)Tlf賴^fe電機(jī)狀態(tài)時(shí)，附圖2中開關(guān)
Kl閉合，K2斷開，電機(jī)3所發(fā)交流電能經(jīng)IGBT橋18及Kl向蓄電池 12充電；當(dāng)電機(jī)3工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)時(shí)，Kl斷開，K2閉合，蓄電池 12經(jīng)K2及IGBT橋18向電機(jī)3供設(shè)定頻率交流電能。控制器23根 據(jù)控制量輸入22控制開關(guān)Kl和K2的開斷并生成控制信號(hào)，經(jīng)IGBT 驅(qū)動(dòng)24控制IGBT橋18，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)狀態(tài)下充電電壓的穩(wěn)定及電動(dòng) 機(jī)狀態(tài)下輸出設(shè)定頻率的交流電能。
風(fēng)力發(fā)電/驅(qū)動(dòng)部分向能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換部分儲(chǔ)能或取能，太陽能 發(fā)電部分在有光照的條件下向能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換部分輸出直流電能。
14為燈光控制器，它設(shè)在AC/DC雙向變換器6與燈16之間，它
控制夜間燈光閃爍。
景觀由風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和夜間風(fēng)輪機(jī)表面燈光的閃爍組成。 本實(shí)用新型利用風(fēng)光互補(bǔ)供電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了景觀設(shè)施對(duì)電的自發(fā) 自用，通過電力電子控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)可以交替工作在發(fā)電機(jī)和電 動(dòng)機(jī)兩個(gè)狀態(tài)，風(fēng)輪機(jī)既可以帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電，也可以在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下 按設(shè)定的速度旋轉(zhuǎn)。另外，通過選用外型美觀且顏色亮麗的風(fēng)輪機(jī)、 變截面的塔架及增加L E D燈光照明設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了全天候的理想景觀效果。
風(fēng)輪機(jī)的工作過程-
1. 當(dāng)風(fēng)速高于切入風(fēng)速時(shí)，風(fēng)輪機(jī)1拖動(dòng)電機(jī)3發(fā)電，發(fā)出電能經(jīng) AC/DC雙向變換器6 ，將穩(wěn)定的直流電能儲(chǔ)存到蓄電池12中。
2. 當(dāng)風(fēng)速低于切入風(fēng)速但高于設(shè)定轉(zhuǎn)速(做為景觀所要求的轉(zhuǎn)速) 時(shí)，電機(jī)3停止工作。
3. 當(dāng)風(fēng)速低于切入設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)，蓄電池12經(jīng)AC/DC雙向變換器6向
電機(jī)3供電，電機(jī)3在發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，拖動(dòng)風(fēng)輪機(jī)l按照設(shè)定 轉(zhuǎn)速工作。 光伏電池工作過程
在日間有光照時(shí)，光伏電池板9經(jīng)DC/DC變換器11向蓄電池充電。
景觀效果說明
在日間，當(dāng)風(fēng)速高于設(shè)定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)輪機(jī)自由轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)風(fēng)速低于 設(shè)定風(fēng)速時(shí)，轉(zhuǎn)速由AC/DC雙向變換器6控制，此時(shí)附圖2中Kl斷 開，K2閉合，蓄電池12通過IGBT橋18為電機(jī)3供電，電機(jī)3的轉(zhuǎn) 速通過控制器23根據(jù)控制量輸入22給出，經(jīng)IGBT驅(qū)動(dòng)11轉(zhuǎn)換為可 直接驅(qū)動(dòng)IGBT橋18的控制信號(hào)，IGBT橋18在控制信號(hào)的作用下向 電機(jī)3輸出與所需轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)頻率的交流電能，展現(xiàn)景觀效果。
在夜間，燈光開啟，并由燈光控制器控制風(fēng)輪機(jī)l塔架和葉面的 LED發(fā)光及閃爍。風(fēng)輪機(jī)的工作與日間相同。
另外，在場(chǎng)地允許的情況下，可使用多臺(tái)風(fēng)輪機(jī)協(xié)同工作，增強(qiáng) 景觀效果。
在風(fēng)輪機(jī)工作過程中，轉(zhuǎn)速的獲取是由13轉(zhuǎn)速傳感器獲得，為 控制提供依據(jù)。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方 案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修 改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均 應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1、一種風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車包括風(fēng)輪機(jī)(1)和太陽能發(fā)電裝置，其特征在于，通過連接軸承(2)與風(fēng)輪機(jī)(1)相接有一電機(jī)(3)，該電機(jī)(3)經(jīng)過AC/DC雙向變換器(6)與一蓄電池(12)的正負(fù)極相連接，在風(fēng)輪機(jī)(1)與電機(jī)(3)之間設(shè)置了一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器(13)，太陽能發(fā)電裝置通過DC/DC變換器與蓄電池(12)的正負(fù)極相連接，與AC/DC雙向變換器(6)相連的還有一個(gè)控制器(23)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車,其特征在于，AC/DC 雙向變換器(6)包含由控制器(23)控制的IGBT橋(18)和開關(guān) Kl、開關(guān)K2， IGBT橋(18)通過開關(guān)Kl和開關(guān)K2與蓄電池(12) 相連，通過其輸入端子與電機(jī)(3 )相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車，其特征在于，所 述的控制器(23)包含數(shù)字信號(hào)處理器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車，其特征在于， 在控制器(23)與IGBT橋(18)之間設(shè)有IGBT驅(qū)動(dòng)(24)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車，其特征 在于，在風(fēng)輪機(jī)1上設(shè)有燈(16)，在AC/DC雙向變換器(6)與燈(16) 之間設(shè)有燈光控制器(14)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車，其特征 在于，風(fēng)輪機(jī)(1)的塔架(15)為上小下大的變截面體。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車，其特征在于，在 風(fēng)輪機(jī)(1 )上設(shè)置的燈(16)為設(shè)在風(fēng)輪機(jī)(1 )的葉片和塔架上 的LED發(fā)光二極管。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車，其特征 在于，電機(jī)(3)為可交替工作在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種狀態(tài)下的電機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于可再生能源利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以風(fēng)能、太陽能為原動(dòng)力的創(chuàng)新性景觀設(shè)施。技術(shù)方案包括風(fēng)輪機(jī)(1)和太陽能發(fā)電裝置，其特征在于，通過連接軸承(2)與風(fēng)輪機(jī)(1)相接有一電機(jī)(3)，該電機(jī)(3)經(jīng)過AC/DC雙向變換器(6)與一蓄電池(12)的正負(fù)極相連接，在風(fēng)輪機(jī)(1)與電機(jī)(3)之間設(shè)置了一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器(13)，太陽能發(fā)電裝置通過DC/DC變換器與蓄電池(12)的正負(fù)極相連接，與AC/DC雙向變換器(6)相連的還有一個(gè)控制器。本風(fēng)光互補(bǔ)景觀風(fēng)車新穎美觀、無污染，日常運(yùn)行成本低，無須從外部取電，年維護(hù)量小，可承載公益宣傳、企業(yè)及產(chǎn)品廣告等功能，適合在公園、村莊、公路兩側(cè)使用。
文檔編號(hào)H02N6/00GK201013537SQ20072010362
公開日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2007年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月15日
發(fā)明者井天軍, 楊明皓, 翟慶志 申請(qǐng)人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)