本發(fā)明設(shè)置一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)，具體涉及一種通過風(fēng)力發(fā)電為海洋航標(biāo)燈塔供電的裝置。

背景技術(shù)：

海洋航標(biāo)燈塔地處偏遠(yuǎn)，通常脫網(wǎng)供電，傳統(tǒng)的海洋航標(biāo)燈塔采用太陽(yáng)能供電，然而太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)在日光不足時(shí)，無法為燈塔提供穩(wěn)定的電源，因此，本申請(qǐng)以供電電源穩(wěn)定為目的，提出一種通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為主發(fā)電系統(tǒng)，太陽(yáng)能發(fā)電作為輔助發(fā)電系統(tǒng)的海洋航標(biāo)燈塔電源。該電源綠色環(huán)保，同時(shí)具有高可靠性、并可以脫網(wǎng)運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)，節(jié)能環(huán)保，同時(shí)提高了風(fēng)能利用率、可以脫網(wǎng)運(yùn)行的航標(biāo)燈塔電源裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)，它包括風(fēng)葉、軸、轉(zhuǎn)子、第一定子、第二定子和風(fēng)速檢測(cè)裝置，其特征在于：第一定子、轉(zhuǎn)子、第二定子呈筒狀，且第一定子上設(shè)置有多個(gè)凸出部，各凸出部沿周向呈對(duì)稱分布且凸出部上設(shè)有定子繞組，轉(zhuǎn)子上設(shè)置有多個(gè)永磁體，永磁體分別向第一定子外側(cè)及第二定子內(nèi)側(cè)延伸，第二定子上設(shè)置有多個(gè)凸出部，各凸出部沿周向呈對(duì)稱分布且凸出部上設(shè)有定子繞組，第二定子凸出部向轉(zhuǎn)子外側(cè)延伸；轉(zhuǎn)子直徑大于第一定子直徑，小于第二定子直徑；風(fēng)葉帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)共有三種運(yùn)行方式，當(dāng)風(fēng)速檢測(cè)裝置檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)切換為第一種運(yùn)行方式工作，此時(shí)，第二定子和轉(zhuǎn)子組成發(fā)電機(jī)為電容充電，同時(shí)，第一定子和轉(zhuǎn)子組成發(fā)電機(jī)為海洋航標(biāo)燈塔供電；當(dāng)風(fēng)速檢測(cè)裝置檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)切換為第二種運(yùn)行方式工作，此時(shí)，第二定子由電容供電和轉(zhuǎn)子組成電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，提升轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，同時(shí)，第一定子和轉(zhuǎn)子組成發(fā)電機(jī)為海洋航標(biāo)燈塔供電；當(dāng)風(fēng)速檢測(cè)裝置檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)切換為第三種運(yùn)行方式工作，此時(shí)，僅由第一定子和轉(zhuǎn)子組成發(fā)電機(jī)為海洋航標(biāo)燈塔供電。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子包括兩對(duì)永磁體，第一定子上包含四個(gè)對(duì)稱設(shè)置的定子繞組，每個(gè)定子繞組纏繞在第一定子上的凸出部上，第二定子上包含四個(gè)對(duì)稱設(shè)置的定子繞組，每個(gè)定子繞組纏繞在第二定子上的凸出部上。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子包括三對(duì)永磁體，第一定子上包含六個(gè)對(duì)稱設(shè)置的定子繞組，每個(gè)定子繞組纏繞在第一定子上的凸出部上，第二定子上包含六個(gè)對(duì)稱設(shè)置的定子繞組，每個(gè)定子繞組纏繞在第二定子上的凸出部上。

一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)，它包括風(fēng)力風(fēng)電機(jī)、控制器、風(fēng)速檢測(cè)裝置、整流裝置、逆變裝置、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)、第五開關(guān)、電容、功率變換單元、光伏電池、DC/DC變換器、電容剩余電量檢測(cè)裝置和日光強(qiáng)度采集裝置；控制器通過風(fēng)速檢測(cè)裝置檢測(cè)風(fēng)速，根據(jù)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置為三種運(yùn)行模式，并根據(jù)運(yùn)行模式控制第一開關(guān)和第二開關(guān)的開斷或閉合，并通過日光強(qiáng)度采集裝置檢測(cè)日光強(qiáng)度，由控制器控制第四開關(guān)的開斷或閉合；整流裝置將風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電變換為直流電給電容充電；逆變裝置將電容輸出的直流電變換為交流電給風(fēng)力發(fā)電機(jī)供電；功率變換單元將風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓轉(zhuǎn)化為海洋航標(biāo)燈塔的額定工作電壓；DC/DC變換器將光伏電池輸出電壓升壓后為電容充電。

為海洋航標(biāo)燈塔供電的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)共有三種運(yùn)行方式，當(dāng)風(fēng)速檢測(cè)裝置檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，控制器根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)，發(fā) 出控制指令使第一開關(guān)閉合，第二定子上繞組與電容構(gòu)成閉合回路，第二定子和轉(zhuǎn)子組成發(fā)電機(jī)為電容充電；第二定子繞組上產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)抑制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，同時(shí)，第一定子和轉(zhuǎn)子組成發(fā)電機(jī)通過功率變換單元向海洋航標(biāo)燈塔提供電能；當(dāng)風(fēng)速檢測(cè)裝置檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，控制器根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)發(fā)出控制指令使第二開關(guān)閉合，第一開關(guān)斷開，第二定子上的繞組與電容構(gòu)成閉合回路，第二定子和轉(zhuǎn)子組成電動(dòng)機(jī)，電容放電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)，該電磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向與電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，提升轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，同時(shí)，第一定子和轉(zhuǎn)子組成發(fā)電機(jī)通過功率變換單元向海洋航標(biāo)燈塔提供電能；當(dāng)風(fēng)速檢測(cè)裝置檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近于電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，控制器根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)，發(fā)出控制指令使第一開關(guān)和第二開關(guān)斷開，此時(shí)，僅有第一定子和轉(zhuǎn)子工作。

當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，控制器控制第五開關(guān)閉合，由逆變器將電容中的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟姙楹Ｑ蠛綐?biāo)燈塔供電。

第一開關(guān)和第二開關(guān)均采用三極開關(guān)，采用連鎖控制方式，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)閉合時(shí)，第二開關(guān)斷開，當(dāng)?shù)诙_關(guān)閉合時(shí)，第一開關(guān)斷開，保證轉(zhuǎn)子和第二定子僅工作在一種狀態(tài)，或作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，或作發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

第一開關(guān)與控制器相連，根據(jù)控制器的指令斷開或閉合，第一開關(guān)的U相第一端與第二定子繞組的U相輸出端相連，第一開關(guān)的V相第一端與第二定子繞組的V相輸出端相連，第一開關(guān)的W相第一端與第二定子繞組的W相輸出端相連，第一開關(guān)的U相第二端、V相第二端和W相第二端分別與整流裝置對(duì)應(yīng)相的輸入端相連。

第二開關(guān)與控制器相連，根據(jù)控制器的指令斷開或閉合，第二開關(guān)的U相第一端與第二定子繞組的U相輸出端相連，第二開關(guān)的V相第一端與第二定子繞組的V相輸出端相連，第二開關(guān)的W相第一端與第二定子繞組的W相輸出端相連，第二開關(guān)的U相第二端、V相第二端和W相第二端分別與逆變裝置對(duì)應(yīng)相的輸入端相連。

實(shí)施本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置，具有以下有益效果，當(dāng)風(fēng)力較大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)過發(fā)電時(shí)，通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)的第二定子繞組將多余的電能存儲(chǔ)下來，提高了風(fēng)能利用率，同時(shí)，利用第二定子由于發(fā)電運(yùn)行產(chǎn)生的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，抑制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速避免了飛車事故的發(fā)生，當(dāng)風(fēng)力較小，風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行在欠發(fā)電時(shí)，第二定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成電動(dòng)機(jī)，利用第二定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行，提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，避免風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能不穩(wěn)定，進(jìn)一步提升風(fēng)力發(fā)電作為海洋航標(biāo)燈塔電源的供電可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施例的系統(tǒng)圖；

圖2為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施例：圖1中一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)，它包括風(fēng)葉41，軸42、轉(zhuǎn)子43、第一定子44、第二定子45、控制器46、風(fēng)速檢測(cè)裝置47、整流裝置48、逆變裝置49、功率變換單元54、逆變器61、DC/DC變換器56、光伏電池55、日光強(qiáng)度采集裝置59、電容剩余電量檢測(cè)裝置58、第一開關(guān)50、第二開關(guān)51、第三開關(guān)52、第四開關(guān)57和第五開關(guān)60。

風(fēng)葉由自然風(fēng)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)軸帶轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)切割第一定子和第二定子產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)風(fēng)速檢測(cè)裝置檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，控制器根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)，發(fā)出控制指令使第一開關(guān)閉合，第二定子上繞組與電容構(gòu)成閉合回路，感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流向電容供電。同時(shí)，第二電子繞組上產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)抑制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，第一定子和轉(zhuǎn)子組成發(fā)電機(jī)通過功率變換單元向海洋航標(biāo)燈塔提供電能。當(dāng)風(fēng)速檢測(cè)裝置檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，控制器根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)，發(fā)出控制指令使第二開關(guān)閉合，第一開 關(guān)斷開，第二定子上繞組與電容構(gòu)成閉合回路，電容通過逆變裝置產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)，該電磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向與電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，提升轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，第一定子和轉(zhuǎn)子組成發(fā)電機(jī)通過功率變換單元向海洋航標(biāo)燈塔提供電能。當(dāng)風(fēng)速檢測(cè)裝置檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近于電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，控制器根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)，發(fā)出控制指令使第一開關(guān)和第二開關(guān)斷開，此時(shí)，僅有第一定子和轉(zhuǎn)子工作，第一定子和轉(zhuǎn)子組成發(fā)電機(jī)通過功率變換單元向海洋航標(biāo)燈塔提供電能。

光伏電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，通過DC/DC變換器將電能轉(zhuǎn)化為適合電容充電的電壓，電容剩余電量檢測(cè)裝置時(shí)刻監(jiān)控電容的剩余電量，并將剩余電量信息發(fā)送至控制器，日光強(qiáng)度采集裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)日光強(qiáng)度發(fā)送至控制器，控制器根據(jù)電容剩余電量檢測(cè)裝置和日光強(qiáng)度采集裝置發(fā)送的信息，選擇在日光強(qiáng)度超過允許發(fā)電的最低日光強(qiáng)度閾值，且電容剩余電量低于其額定容量的90％時(shí)，控制器發(fā)出指令閉合第四開關(guān)，否則，第四開關(guān)處于斷開狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，控制器控制第五開關(guān)閉合，由逆變器將電容中的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟姙楹Ｑ蠛綐?biāo)燈塔供電。

第一開關(guān)和第二開關(guān)均采用三極開關(guān)，采用連鎖控制方式，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)閉合時(shí)，第二開關(guān)斷開，當(dāng)?shù)诙_關(guān)閉合時(shí)，第一開關(guān)斷開，保證轉(zhuǎn)子和第二定子僅工作在一種狀態(tài)，或作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，或作發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。第一開關(guān)和第二開關(guān)均與控制器相連，根據(jù)控制器的指令斷開或閉合，第一開關(guān)的U相第一端與第二定子繞組的U相輸出端相連，第一開關(guān)的V相第一端與第二定子繞組的V相輸出端相連，第一開關(guān)的W相第一端與第二定子繞組的W相輸出端相連，第一開關(guān)的U相第二端、V相第二端和W相第二端分別與整流裝置對(duì)應(yīng)相的輸入端相連，第二開關(guān)的U相第一端與第二定子繞組的U相輸出端相連，第二開關(guān)的V相第一端與第二定子繞組的V相輸出端相連，第二開關(guān)的W相第一端與第二定子繞組的W相輸出端相連，第二開關(guān)的U相第二端、V相第二端和W相第二端分別與逆變裝置對(duì)應(yīng)相的輸入端相連。第一定子、轉(zhuǎn)子、第二定子呈筒狀，且第一定子上設(shè)置有多個(gè)凸出部，各凸出部沿周向呈對(duì)稱分布且凸出部上設(shè)有定 子繞組，轉(zhuǎn)子上設(shè)置有多個(gè)永磁體，永磁體分別向第一定子外側(cè)及第二定子內(nèi)側(cè)延伸，第二定子上設(shè)置有多個(gè)凸出部，各凸出部沿周向呈對(duì)稱分布且凸出部上設(shè)有定子繞組，第二定子凸出部向轉(zhuǎn)子外側(cè)延伸。轉(zhuǎn)子直徑大于第一定子直徑，小于第二定子直徑。風(fēng)葉帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)。

圖2為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的俯視圖，其中第一定子、轉(zhuǎn)子、第二定子呈筒狀，且第一定子上設(shè)置有多個(gè)凸出部，各凸出部沿周向呈對(duì)稱分布且凸出部上設(shè)有定子繞組，轉(zhuǎn)子上設(shè)置有多個(gè)永磁體，永磁體分別向第一定子外側(cè)及第二定子內(nèi)側(cè)延伸，第二定子上設(shè)置有多個(gè)凸出部，各凸出部沿周向呈對(duì)稱分布且凸出部上設(shè)有定子繞組，第二定子凸出部向轉(zhuǎn)子外側(cè)延伸。轉(zhuǎn)子直徑大于第一定子直徑，小于第二定子直徑。風(fēng)葉帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)。

本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例和附圖，旨在覆蓋落入本發(fā)明精神和保護(hù)范圍的各種變化和變形。