[发明专利]一种带谐振槽的能量抽取式风力发电装置及方法

说明书

本发明公开了一种带谐振槽的能量抽取式风力发电装置及方法，装置包括风力发电机、谐振槽、电容、能量抽取开关、迎风面力传感器、背风面力传感器、微控制器、开关控制电路、电压采集电路、DC‑AC电路、负载。本发明的方法是利用谐振槽储存风力发电机获取的风能，并通过能量抽取开关控制电容并联到谐振回路上，将储存在谐振回路上的能量转移到电容上取出，实现能量的合理分配，从而提高风力发电效率。本发明通过能量开关控制电容的方式，在风力变化的过程中，合理的储存和转移输出能量，从而提高风力发电机的效率。本发明具有体积小，方法简单，风能利用效率高等优点。

技术领域

本发明涉及一种风力发电装置及方法，尤其涉及一种带谐振槽的能量抽取式风力发电装置及方法，属于风力发电技术领域。

背景技术

风能是一种清洁无污染的可再生能源，大规模利用风能，普及风力发电，对改变能源结构、保护环境具有重要的意义。但风能能量密度较低，风向和风力大小的不确定性，导致风力发电效率一直难以提高，如何提高风力发电效率一直是风电技术研究的重点。

现有提高发电机效率的技术中，如公开号CN2472400Y，通过降低发电机旋转磁体的漏磁系数，从而提高发电机的效率，但由于实际发电机磁芯的存在，磁力线密度已经很高，减少漏磁对发电机效率的提升空间有限。现有提高风力发电效率的技术中，如公开号为CN102146887A、CN104696164A，在垂直轴风力发电机的迎风面设置挡板，挡住气流在风力发电机风轮上产生阻力，提高旋转扭矩，从而提高风力发电效率，但该方法增加了结构的复杂性和不稳定性，在强风条件下，容易受到破坏，且仅仅适用于垂直轴风力发电机；如公开号为CN201696229U、CN102278280A，使用一种聚风面装置，增加风量，从而提高风力发电效率，但该方法增加了结构的复杂性和不稳定性，在强风条件下，容易受到破坏，且效率提升并不明显；如公开号为CN102022258A、CN103147936A、CN102465844A、CN205559158U等，均是设计了新型的叶片结构或是不同的叶片曲线，优化最佳的叶片模型，从而提高风力发电效率，但不同叶片结构，其启动风速、最佳运行风速、尖速比、抗风性均不同，因此对安装环境的风速要求比较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种带谐振槽的能量抽取式风力发电装置及方法，通过能量开关控制电容的方式，在风力变化的过程中，合理的储存和转移输出能量，提高了风力发电机的效率。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种带谐振槽的能量抽取式风力发电装置，包括：风力发电机、谐振槽、至少一个电容、至少一个能量抽取开关、迎风面力传感器、背风面力传感器、微控制器、开关控制电路、电压采集电路、DC-AC电路和负载；其中，谐振槽包括谐振电感、谐振电容，谐振电感与谐振电容串联后两端接风力发电机的输出绕组；电容与能量抽取开关一一对应，能量抽取开关包括一个动端、两个不动端，动端经过电容后分别接谐振电容一端、DC-AC电路的地、负载，其中一个不动端分别接谐振电容另一端、电压采集电路的输入端，另一个不动端接DC-AC电路的输入端；DC-AC电路的输出端分别与电压采集电路的输入端、负载连接；迎风面力传感器、背风面力传感器分别安装于风力发电机每个叶片的迎风面、背风面，且迎风面力传感器、背风面力传感器的输出端分别与微控制器的输入端连接，微控制器的输出端经开关控制电路与能量抽取开关的动端连接，电压采集电路的输出端与微控制器的输入端连接。

作为本发明装置的一种优选方案，所述风力发电机为垂直轴风力发电机。

作为本发明装置的一种优选方案，所述开关控制电路为三极管驱动电路。

作为本发明装置的一种优选方案，所述微控制器为STM32单片机。

作为本发明装置的一种优选方案，所述DC-AC电路为逆变器。

作为本发明装置的一种优选方案，所述负载为用电器。