[发明专利]谐振高效风力发电装置及方法

说明书

本发明公开了谐振高效风力发电装置及方法，本装置包括风力发电机、LC谐振网络、电感调节控制器、风速传感器、微控制器和负载。本方法包括步骤一：安装本装置；步骤二：启动系统；步骤三：微控制器不断读取风速传感器测量的风速值；步骤四：风速降低后，微控制器控制风力发电机增大电感，使电感电压反势，将电感能量转移到输出电容，使负载的电压升高，从而抽取了LC谐振网络能量，返回步骤三；步骤五：风速升高后，微控制器控制风力发电机减小电感，风力发电机吸收更多的风能储存到LC谐振网络，返回步骤三。本发明利用LC谐振网络实现能量的智能高效管理分配，从而使发电系统尽可能的吸收风能，减少已吸收能量的损失，提高风力发电的效率。

技术领域

本发明涉及谐振高效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。现有提高风力发电效率的专利，如公开号为CN102146887A、CN104696164A的专利，采用不同的形式，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的专利，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等专利，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,不易实现。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种谐振高效风力发电装置及方法，其具体技术方案如下：

谐振高效风力发电装置，包括风力发电机、LC谐振网络、电感调节控制器、风速传感器、微控制器和负载，所述风力发电机的一个输出绕组接LC谐振网络的两个输入端，所述LC谐振网络的输出端接负载，同时为电感调节控制器供电，电感调节控制器由微控制器控制改变电感量，所述电感调节控制器连接控制LC谐振网络，所述风速传感器采集风速信号并将风速信号传递给微控制器。

所述LC谐振网络包括一个连续可调的可调电感和谐振电容，所述可调电感的电感量连续可调，所述谐振电容选用无极性电容，LC谐振网络是一个储能网络，风速变高时储存能量，风速降低时释放能量。

所述风力发电机选用小型垂直轴风力发电机，所述小型垂直轴风力发电机包括发电机塔架、发电机基座、叶片、叶片支撑臂和发电机，带有微控制器的电路板置于塔架内，LC谐振网络及电感调节控制器安装在发电机基座内，LC谐振网络的两个输入端接发电机的一个输出绕组，电感调节控制器与微控制器相连，风速传感器安装在发电机的顶部，与微控制器相连。

所述微控制器选用STM32单片机，使用STM32单片机的PWM功能控制电机驱动器，所述微控制器通过风速传感器实时测量当前风速值，不同的风速对应不同的风力发电机理论最大输出功率，当风速变小时，微控制器控制电感调节控制器增加电感，使电感电压反势，从而把电感能量转移到电容输出；当风速变大时，微控制器控制电感调节控制器减小电感，使得LC谐振网络吸收更多的风能储存到谐振储能网络，从而保证，无论是风速增大或是减小，LC谐振网络始终保持谐振调节状态，吸收风能，减少已吸收能量的损失。

所述负载选用电器或电网逆变器。