光伏风能发动机、空气压缩系统及发电系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种光伏风能发动机，属于风能【技术领域】。光伏风能发动机包括风叶、风车轴、定子和转子，所述风叶上设置有光伏电池膜，所述的风车轴固定于转子轴芯上，转子设置于定子外周，所述定子包括定子铁芯和其上嵌放的定子主绕组和副绕组；所述转子包括转子铁芯和其上嵌放的转子绕组，光伏电池所输出的电压经第一逆变器变为第一三相交流电，该第一三相交流施加于定子的主绕组；转子绕组经集线器输出第二三相交流电，该第二三相交流电经整流器转变为直流电，该直流电经第二逆变器变换为与第一三相交流的三相分别同频同相的第三三相交流电，第三三相交流电施加于副绕组。所述光伏风能发动机在微风下就可以输出较大的动能。
【专利说明】光伏风能发动机、空气压缩系统及发电系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光伏风能发动机、空气压缩系统及发电系统，属于风能发电【技术领域】。
【背景技术】
[0002]现有技术中的风力发动机，风叶都很大，有风叶的甚至达到50米，由于风叶比较大，在风速比较小时，风力发动机难以启动。
【发明内容】
[0003]为克服现有技术中存在的缺点，本发明的发明目的是提供光伏风能发动机、空气压缩系统和发电系统，所述光伏风能发动机能够在微风时启动，其可应用于空气压缩系统和发电系统。
[0004]为实现所述发明目的，本发明提供一种光伏风能发动机，其包括风叶、风车轴、定子和转子，所述风叶上设置有光伏电池膜，所述的风车轴固定于转子轴芯上，转子设置于定子外周，所述定子包括定子铁芯和其上嵌放的定子主绕组；所述转子包括转子铁芯和其上嵌放的转子绕组，光伏电池所输出的电压经第一逆变器变为第一三相交流电，该第一三相交流施加于定子的主绕组。
[0005]优选地，光伏风能发动机还包括风力发动机控制模块、第一采样电路和第二采样电路，其中第一采样电路用于采样第一逆变器所输出的第一三相电的每一相的电压和电流，第二采样电路用于采样第二逆变器所输出的第三三相电的每一相的电压和电流，风力发动机控制模块根据电压和电流的采样值分别控制第一逆变器和第二逆变器。
[0006]优选地，光伏风能发动机还包括充电器、第一电池组、第一电池组切换开关、第二电池组、第二电池组切换开关和电池组控制模块，其中，电池组控制模块给第一电池组切换开关提供第一切换控制信号以使充电器经第一电池组切换开关交替给第一电池组和第二电池组充电；电池组控制模块还给第二电池组切换开关提供第二切换控制信号以使第一电池组和第二电池组经第二电池组切换开关交替给第一逆变器提供直流电能。
[0007]优选地,光伏风能发动机还包括MPPT控制模块,其依据太光伏电池输出电压、输出电流的采样值，调节充电器功率，在环境温度、光强发生变化时，使太阳能电池总处于最大功率输出状态，提高太阳能电池的使用效率。
[0008]优选地，光伏风能发动机还还包括本地控制器，其包括人机接口和通信控制接口，所述人机接口用连接按键和显示器；通信控制接口用于与本地个人计算机和/或网络进行连接。
[0009]为实现所述发明目的，本发明还提供一种空气压缩系统，其利用上述任一的光伏风能发动机驱动空气压缩机以将常压空空气压缩成高压空气。
[0010]为实现所述发明目的，本发明还提供一种发电系统，其利用上述的空气压缩系统所产生的压缩空气进行发电。【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明提供的光伏风能发动机的组成示意图；
图2是本发明提供的风力发动机模块的控制流程图；
图3是本发明提供的MPPT控制模块的流程图；
图4是本发明提供的电池管理控制模块的工作流程图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图详细说明本发明。
[0013]图1是本发明提供的光伏风能发动机的组成示意图。如图1所示，本发明提供的光伏风能发动机包括风叶、风车轴、定子和转子，所述风叶上设置有光伏电池膜，所述的风车轴固定于转子轴芯上，转子设置于定子外周，所述定子包括定子铁芯和其上嵌放的定子主绕组Ul、Vl和Wl和副绕组U2、V2和W2 ;所述转子包括转子铁芯和其上嵌放的转子绕组U3、V3和W3，光伏电池所输出的电压经第一逆变器I变为第一三相交流电，该第一三相交流电分别施加于定子的主绕组Ul、Vl和Wl ;转子绕组U3、V3和W3经集线器输出第二三相交流电，该第二三相交流电经整流器5转变为直流电，该直流电经第二逆变器2变换为与第一三相交流的三相分别同频同相的第三三相交流电，第三三相交流电施加于副绕组U2、V2和W2。
[0014]光伏风能发动机还包括风力发动机控制模块、第一采样电路3和第二采样电路4，其中第一采样电路用于采样 第一逆变器所输出的第一三相电的每一相的电压和电流，第二米样电路用于米样第二逆变器所输出的第三三相电的每一相的电压和电流，风力发动机控制模块根据电压和电流的采样值分别控制第一逆变器和第二逆变器。
[0015]光伏风能发动机还包括MPPT控制模块,其依据光伏电池输出电压、输出电流的米样值，调节充电器功率，在环境温度、光强发生变化时，使太阳能电池总处于最大功率输出状态，提高太阳能电池的使用效率。如图1所示，电阻Rl和R2相串联而后并联到光伏电池两端，其中间节点用于取出光伏电压的取样电压；光伏电池的负极通过电阻R7接地，R7为电流采样电阻，MPPT控制模块根据采样电压和采样电流的值给充电器提供控制信号。
[0016]光伏风能发动机还包括充放电系统，所述充放电系统包括充电器、第一电池组E1、第二电池组E2、第一转换开关K1、第二转换开关K2、第一电池组采样电路、第二电池组米样电路和蓄电池控制模块，其中，第一电池组米样电路由电阻R3和R4组成，电阻R3和R4相串联后并联在第一电池组两端，其中间节点对地电压为.!第二电池组采样电路由电阻R5和R6组成，电阻R5和R6相串联后并联在第一电池组两
端，其中间节点对地电压为G。蓄电池控制模块根据采样电路所采样的电池组的值控制第一转换开关和第二转换开关的工作状态，以使充电器通过第一转换开关交替给第一电池组和第二电池组充电；以使第一电池组和第二电池组充电交替给逆变器提供直流电能，第一电池组和第二电池组不是用于存储电能，而是稳定逆变器输出电压，保证空气压缩机正常工作。因而所需蓄电池容量极低。
[0017]光伏风能发动机还包括本地控制器，其包括人机接口和通信控制接口，所述人机接口用连接按键和显示器；通信控制接口用于与本地个人计算机和/或网络进行连接。
[0018]图2是本发明提供的风力发动机模块的控制流程图；如图2所示，风力发动机模块的控制过程如下:
步骤1:检测第一采样电路所采样第一逆变器所输出第一三相交流电每一相的电流信号和电压信号；检测第二采样电路所采样第二逆变器所输出第三三相交流电每一相的电流信号和电压信号；
步骤2:判断，如果每一相的电流和电压信号的相位分别相同，则执行步骤3 ;否则执行步骤4 ;
步骤3:使第二逆变器输出的三相交流电分别接入定子的三个副绕组步骤4:给第一逆变器和第二逆变器关发送控制信号，以分别调整第一逆变器所输出第一三相交流电每一相的电流信号和电压信号和第二逆变器所输出第三三相交流电每一相的电流信号和电压信号，而后返回步骤I。
[0019]图3是本发明提供的MPPT控制模块的流程图。如图3所示，MPPT的控制过程包括:
501:使MPPT控制器初始化；
502:设定定时器常数；
503:启动定时器中断服务程序；
504:反复运行MPPT算法，以寻求最大输出功率。
[0020]定时中断服务程序包括:
501:关断直馈开关；
502:运行MPPT算法；
503:记录最大功率点功车tI ；
504:开启直馈开关；
505:运行MPPT算法；
506:记录最大功率点功率巧；
507:判断P1 > P2是否成立，如果是，则执行S08，否则执行S09 ；
508:关闭直馈开关；
509:返回主程序。
[0021]MPPT算法包括:
SOl:测量t时刻光伏电池的输出电压^和电流久，并计算输出功率巧;
S02:使i时刻光伏电池的输出功率巧和上一时刻光伏电池的输出功率/L1进行比较，如果巧=,则记录最大功率点功率，否则执行步骤S03 ；
503:判断巧> I1是否成立，如果是，则执行S04，否则，执行S05 ；
504:使 4 = & +APr，而后执彳丁 S06 ；
S05:使^ = 1—Δ ；
S06:返回 SOl0[0022]图4是本发明提供的电池管理控制模块的工作流程图。如图4所示，电池管理控制模块的工作流程包括:
SOl:电池管理模块初始化；
S02:测量电池组I的输出电圧\ ;测量电池组2的输出电圧^ ；
503:判断F1 > F2是否成立，如果是，则执行S04，否则，执行S06 ；
504:判断F1 > Fm是否成立，如果是，则执行S05，否则，执行S08 ；
505:使电池组I给逆变器供电，使充电器给电池组2充电；
506:判断匕> Fsi是否成立，如果是，则执行S07，否则，执行S08 ；
507:使电池组2给逆变器供电，使充电器给电池组I充电；
508:通知压缩机控制模块停机，并延时等待；
509:返回 S02。
[0023]以上结合附图详细说明了本发明的工作原理，但是【具体实施方式】仅是用于示范地说明本发明。说明书仅是用于解释权利要求书。但本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本【技术领域】的技术人 员在本发明批露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种光伏风能发动机，其特征在于，其包括风叶、风车轴、定子和转子，所述风叶上设置有光伏电池膜，所述的风车轴固定于转子轴芯上，转子设置于定子外周，所述定子包括定子铁芯和其上嵌放的定子主绕组；所述转子包括转子铁芯和其上嵌放的转子绕组，光伏电池所输出的电压经第一逆变器变为第一三相交流电，该第一三相交流施加于定子的主绕组。
2.根据权利要求1所述的光伏风能发动机，其特征在于，还包括风力发动机控制模块、第一采样电路和第二采样电路，其中第一采样电路用于采样第一逆变器所输出的第一三相电的每一相的电压和电流，第二采样电路用于采样第二逆变器所输出的第三三相电的每一相的电压和电流，风力发动机控制模块根据电压和电流的采样值分别控制第一逆变器和第二逆变器。
3.根据权利要求2所述的光伏风能发动机，其特征在于，还包括充电器、第一电池组、第一电池组切换开关、第二电池组、第二电池组切换开关和电池组控制模块，其中，电池组控制模块给第一电池组切换开关提供第一切换控制信号以使充电器经第一电池组切换开关交替给第一电池组和第二电池组充电；电池组控制模块还给第二电池组切换开关提供第二切换控制信号以使第一电池组和第二电池组经第二电池组切换开关交替给第一逆变器提供直流电能。
4.根据权利要求3所述的光伏风能发动机，其特征在于，还包括MPPT控制模块，其依据太光伏电池输出电压、输出电流的米样值，调节充电器功率，在环境温度、光强发生变化时，使太阳能电池总处于最大功率输出状态，提高太阳能电池的使用效率。
5.根据权利要求1-4任一所述的光伏风能发动机，其特征在于，还包括本地控制器，其包括人机接口和通信控制接口，所述人机接口用连接按键和显示器；通信控制接口用于与本地个人计算机和/或网络进行连接。
6.—种空气压缩系统,其特征在于,其利用权利要求1-5任一所述的光伏风能发动机驱动空气压缩机以将常压空空气压缩成高压空气。
7.一种发电系统，其特征在于，其利用权利要求6所述的空气压缩系统所产生的压缩空气进行发电。
【文档编号】F03D11/00GK103762936SQ201410024611
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2014年1月20日
【发明者】刘典军 申请人:青岛格兰德新能源有限公司