一种垂直轴风光互补智能发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新能源领域，具体为一种应用于离网型的智能垂直轴风光互补发电系统产品。
【背景技术】
[0002]风光互补发电系统，主要由风力发电机和光伏组件及一些相应的配件构筑而成，它由风力发电机、光伏组件把风能和太阳能转变为电能储存于蓄电池当中供负荷使用。目前市场上的风光互补发电系统，主要为水平轴风力发电机和小功率的光伏组件所构成，而水平轴风力发电机由于其旋转空间大、噪音高、启动风速要求高、发电效率低等缺陷，限制了其在人口密集、风力资源缺乏、空间狭小的城镇区域中的发展。所以水平轴风力发电机和小功率的光伏组件所构成的风光互补发电系统由于系统的装机容量很小，所产生的电能很少，只能为单盏路灯供电，用途单一，影响了风光互补发电系统产品的市场发展。
【发明内容】
[0003]针对上述缺陷，本发明通过提供一组改进型的垂直轴风力发电机组和大功率的光伏组件构成一种智能型的垂直轴风光互补发电系统，使目前市场上单用途、小功率的风光互补发电系统转变为多用途、大功率的智能型风光互补发电系统，以适应市场的发展需求。
[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案为:
一种垂直轴风光互补智能发电系统，包括一根支柱，一组垂直轴风力发电机组、一组光伏组件、一个逆变器及控制器一体机、一组蓄电池和负荷，其特征在于:由垂直轴风力发电机、光伏组件把风能和太阳能转变为电能，再通过逆变器及控制器一体机把电能储存于蓄电池当中，当负荷需要用电时，由逆变器及控制器一体机把蓄电池的电压转变为负荷所需电压为负荷供电。其中所述的垂直轴风力发电机是指风轮的旋转轴垂直于地面或者是垂直于气流方向的风力发电机，包括有升力型和阻力型两类，风力发电机把风能转换成的电能储存于蓄电池当中供负荷使用。所述的光伏组件是指将若干单体电池串、并联连接和严密封装成的组件，组件类型包括了单晶硅、多晶硅、非晶硅三大类型，光伏组件沿着支柱或者装饰柱360度排列；数量为单、双数的N倍，形状为正方形、长方形、梯形、三角形和梯形的组合、半圆形和梯形的组合，光伏组件把光能转换成的电能储存于蓄电池当中供负荷使用。所述的光伏组件粘贴在装饰柱上或者是顶端挂扣在钢环上，下端由一根杠杆支撑，杠杆一端焊接在支柱上，另一端焊接或者铰接在光伏组件上。所述的杠杆是带有伸缩功能的或者是没有伸缩功能的钢质杠杆，断面为长方形、正方形、圆形。所述带有伸缩功能的杠杆有一个外套筒和N个活动内套筒，套筒上下两端各有一个扣孔，套筒两内侧各有一条凹槽，两个套筒之间用插销进行连接。所述插销当套筒拉伸和收缩时，将沿着套筒内侧的凹槽上下移动，其两侧各有一个插销头，插销头之间用弹簧焊接，各内套筒插销的插销头长度为其外套筒直径或者长度的五分之二，弹簧的伸张长度为外套筒直径或者长度的五分之二。
【附图说明】
[0005]图1为俯视图:符号10为光伏组件，符号20为风轮，符号30为盘式发电机，符号40为支柱，符号50为钢环；图2为主视图:符号60为支撑杠杆；图3为伸缩支撑杆的拉伸侧视图；符号61为外套筒，符号62、符号63为内套筒，符号64为凹槽，符号65为扣孔；图4为伸缩支撑杆的拉伸俯视图:符号69，符号70，符号71为插销；图5为伸缩支撑杆的收缩俯视图；图6为插销俯视图:符号66为插销头，符号67为弹簧；图7为垂直轴风力发电机组装结构图:符号I为主轴，符号2为升力叶片，符号3为连杆，符号4为轮毂，符号5为发电装置，符号6为调速装置，符号7连接轴；图8为垂直轴风力发电机组俯视图；图9为调速装置球铰接头的结构图；图10为永磁发电机的结构图:符号I为顶盘，符号2为电枢盘，符号3为圆钢盘，符号4为磁极，符号5为机壳，符号6为底盘，符号7为主轴；图11为线圈及其固定骨架图:符号I为线圈固定骨架，符号2为线圈。
【具体实施方式】
[0006]为了加深对本发明的理解，下面将结合附图对本发明做进一步描述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
[0007]如参考图1所示:符号20是本发明涉及的垂直轴风力发电机，它可以采用专利产品，一种风轮叶片可调速的垂直轴风力发电机，专利号:ZL201220211943.5。这是一种改进型垂直轴风力发电机，它通过改变叶片攻角来改善风轮的运行性能，适应风速的变化、调节风速与风力发电机负荷间的关系。这样解决了目前垂直轴风力发电机叶片失速的问题，使风力发电机能在较宽的风速范围内工作，在高风速段依然能保持功率的平稳输出。极大地提高了风力发电机的整体发电效率。如参考图7所示:本发明涉及的一种垂直轴风力发电机，包括与地面垂直的主轴1，安装在主轴I下面的发电装置5，连接在主轴I上的上、下轮毂4，三块机翼状结构的升力叶片2，所述三块升力叶片2通过连杆3绕主轴I等距分布；每块升力叶片2对应着上、下两组连杆3，每组连杆3为两根，其分别连接升力叶片2和轮毂4，所述每组的两根连接3撑开形成角度β，而角度β选择在30度-60度之间，以此可以提高连杆的整体承受力；所述下轮毂通过连盘与发电装置5连接，当升力叶片2旋转带动轮毂旋转，从而通过连盘使发电装置启动运行。如参考图8所示:在升力叶片2旋转当中，当风速超过其额定风速时，调速装置将开始调节攻角a，使升力叶片2开始左右摆动。风速越大，其攻角a将变得越大，升力叶片2的摆动幅度也随之扩大，攻角a的最大角度为±15度。如参考图9所示:这是风速调节球铰接机构图。在球面部使用高精度的軸承用钢球，通过模压铸造将钢球包起來，在保持柄被成形后，通过特殊焊接将连杆与球链接在一起。另夕卜，在外圈外径部加工了辊乳螺丝，可简单地安装在连接杆3上，只要将螺丝拧紧就可达到没有間隙的结实的固定。其工作原理为:风轮在旋转当中，当风速超过其额定风速时，安装在风叶上的调速装置将开始调节攻角a，使叶片开始左右摆动。风速越大，其攻角a将变得越大，叶片的摆动幅度也随之扩大，攻角a的最大角度为±15度。风叶的调速，就避免了大迎角下风叶的失速状态。
[0008]参考图1所示符号30是本发明涉及的垂直轴风力发电机的盘式永磁发电机，它可以采用专利产品，一种微风启动高效的无铁芯盘式永磁发电机，专利号:ZL201420146400.9。如参考图10所示:专利产品其为外转子机构，包含有两个转子，一个定子。转子由符号3的圆钢板和符号4的磁极共同组成，定子为符号2。发电机机壳为铝壳，转子磁极选用了具有高矫顽力和高剩磁密度的钕铁硼永磁材料。磁极固定在实心钢材料构成的圆盘上，有效的减少了永磁体和外壳间相互运动产生的涡流损耗。如参考图11所示:定子采用无槽、无铁芯结构。把单个三角形状的导体线圈符号2沿圆周排列，线圈镶嵌于骨架内构成电枢盘形成定子。为了固定电枢绕组和提供更好的散热条件，电枢绕组以前大多用环氧树脂胶灌注，存在固化时间长，成本高的缺陷。本发明采用绝缘材料的骨架符号I来固定线圈。固定线圈的骨架符号I采用酚醛树脂或者环氧树脂绝缘材料为原料，通过3D打印机打印而成，成型的单个线圈直接镶嵌于骨架上，之后进行真空浸漆，使线圈和骨架成为整体的电枢盘。3D打印机打印的线圈骨架，不仅精度高，而且效率高，极大地缩短了环氧树脂灌注所需的固化时间，节约了成本。其工作原理为:发电机工作时电枢盘和主轴固定不动，风力机的下轮毂通过连盘与发电机顶盘连接，当风力机叶片旋转时就带动轮毂旋转，从而通过风力机旋转作用于上轴承盖的外力，带动上下盘和机壳旋转，使永磁体产生的磁场切割电枢盘中的三相线圈，产生了三相交流电。这是一种无铁心盘式永磁发电机，由于这种发电机定子无铁芯，发电机的转子在任何位置下的磁力线数量都没有变化，在任何位置下的磁力大小相等，彻底消除了 “齿槽效应”，所以发电机在起动时没有磁阻转矩，只需克服摩擦阻力矩，这就大大的降低了风力发电机的起动阻转矩，也就大大的降低了风力机的起动风速，所以风力发电的能源效率在微风中也将有很大提高，就容易在微风中启动，所以微风发电效果突出。由于采用永磁体励磁，不消耗励磁功率，定子无铁芯，磁路不存在饱和问