基于汽车风速的高速公路风力发电装置及其工作方法与流程

文档序号:12745105阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于汽车风速的高速公路风力发电装置,其特征在于,包括集风罩(1)、升力型垂直轴风力机(2)、挡板升降系统(3)、发电机(4)及发电控制系统(5);

所述集风罩(1)为两端宽、中间窄的管道,所述集风罩(1)的两端口形状大小相同且在空间上对称,所述集风罩(1)的两端口分别安装一个滑槽(101);

所述集风罩(1)中间位置安装有升力型垂直轴风力机(2),所述升力型垂直轴风力机(2)的中心轴(201)穿过集风罩(1)的底板,并通过中心轴(201)与电机轴(401)相连接,实现升力型垂直轴风力机(2)与发电机(4)的连接;

所述挡板升降系统(3)包括入口挡板(301)、出口挡板(302)、丝杠(303)、螺母(304)、上限位块(305)、下限位块(306)及微型电机(307),所述入口挡板(301)、出口挡板(302)一端分别卡在集风罩(1)两端口的滑槽(101)内,另一端分别与一个螺母(304)焊接;所述螺母(304)与丝杠(303)咬合,所述丝杠(303)底端与微型电机(307)连接,所述微型电机(307)带动丝杠(303)旋转,控制入口挡板(301)和出口挡板(302)的升降;所述丝杠(303)、微型电机(307)的顶端分别安装有上限位块(305)、下限位块(306);

所述发电控制系统(5)包括温度传感器(501)、湿度传感器(502)、转速传感器(503)、控制器(504)及能量存储器(505),所述控制器(504)和能量存储器(505)均通过导线与发电机(4)相连,分别用于控制发电机(4)的启停、存储发电机(4)发出的电能;所述控制器(504)还通过导线分别与温度传感器(501)、湿度传感器(502)及转速传感器(503)相连,所述温度传感器(501)、湿度传感器(502)分别安装在集风罩(1)顶板上且靠近两端口处,用于测量高速公路环境状况,并将采集到的数据发送至控制器(504),所述转速传感器(503)安装在电机轴(401)上,用于测量发电机(4)的转速。

2.根据权利要求1所述的基于汽车风速的高速公路风力发电装置,其特征在于,所述集风罩(1)距离地面1-1.2m。

3.根据权利要求1所述的基于汽车风速的高速公路风力发电装置,其特征在于,所述升力型垂直轴风力机(2)为H型垂直轴风力机,材料为玻璃纤维。

4.根据权利要求1所述的基于汽车风速的高速公路风力发电装置,其特征在于,所述发电机(4)为小型永磁交流发电机。

5.根据权利要求1所述的基于汽车风速的高速公路风力发电装置,其特征在于,所述升力型垂直轴风力机(2)还包括升力型叶片(202)及连接杆(203),所述升力型叶片(202)通过连接杆(203)与中心轴(201)相连;所述升力型叶片(202)共有4片,4片升力型叶片(202)的两两对称。

6.根据权利要求1所述的基于汽车风速的高速公路风力发电装置,其特征在于,所述微型电机(307)为直流电动机。

7.基于汽车风速的高速公路风力发电装置的工作方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1),基于汽车风速的高速公路风力发电装置开始工作时,首先通过温度传感器(501)和湿度传感器(502)测量高速公路的环境温度和湿度,若温度和湿度处于不正常状态,则装置不工作,继续测量温度和湿度;若温度和湿度处于正常状态,则进行下一步;

步骤2),发电控制系统(5)中控制器(504)向挡板控制系统(3)发出指令打开集风罩(1)的入口和出口,挡板控制系统(3)收到指令,控制微型电机(307)工作,微型电机(307)带动丝杠(303)旋转,螺母(304)沿着丝杠下降,直至螺母(304)下降至下限位块(305);入口挡板(301)和出口挡板(302)随着螺母(304)下降,从而实现集风罩(1)入口和出口的打开;

步骤3),在高速公路上高速行驶的车辆会带动车身周围的气流形成流场,气流通过集风罩(1)的入口和出口流入集风罩(1)内,带动升力型垂直轴风力机(2)旋转,发电机(4)的电机轴(401)也随之旋转;此时,发电控制系统(5)中的转速传感器(503)开始测量电机轴(401)转速n;

步骤4),当转速传感器(503)测得的转速n大于升力型垂直轴风力机(2)的起动转速nmin时,发电控制系统(5)中的控制器(504)才将发电机(4)发出的电能接入能量存储器(505);若转速传感器(503)测得的转速n小于升力型垂直轴风力机(2)的起动转速nmin,则控制器(504)断开发电机(4)与能量存储器(505)的连接,即不将发电机(4)发出的电能接入能量存储器(505);

步骤5),转速传感器(503)在升力型垂直轴风力机(2)工作时持续测量电机轴(401)的转速n,若测得的转速n大于升力型垂直轴风力机(2)的最高转速nmax,发电控制系统(5)中控制器(504)向挡板升降系统(3)发出指令,关闭集风罩(1)的入口和出口,工作过程和步骤2)中打开入口和出口的过程相似,直至螺母(304)上升至上限位块(306)处;集风罩(1)的入口和出口被完全关闭后,转速传感器(503)测量此时电机轴(401)转速n,当测得的转速n小于nmax时,再次打开集风罩(1)的入口和出口。

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