基于高效能转换的风光互补发电装置

本发明属于风光互补发电技术领域，特别是涉及一种基于风光互补的发电装置。

背景技术：

随着传统能源的日益枯竭，各个国家越来越注重新能源的开发与利用。在新能源的开发过程中，风能与太阳能使用的最为广泛，人们也开始使用风能与太阳能互补进行发电。在传统的光伏发电装置中，由于光伏组件一般是在安装的时候就固定了安装的朝向，导致光伏组件难以很好的面朝太阳，不能充分保证发电的效率；现有的一些设计往往利用机电转换且需考虑外界环境对设备的影响，这无疑影响了风光互补发电装置的能量收集效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种基于高效能转换的风光互补发电装置，保证光伏组件不需要电力便可以进行追光，解决追光供能与效率问题，同时达到更节能环保的效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于高效能转换的风光互补发电装置，包括外罩、储能电池、风能收集器、太阳能光伏组件以及mppt控制器，所述风能收集器的底部固定设有第一转轴，所述外罩内腔的顶部一侧固定设有减速器，所述减速器的底部设有第二转轴，所述第二转轴的底部设有离心离合机构，所述离心离合机构的一侧设有第三转轴，所述离心离合机构的底部设有电磁发电机，且所述电磁发电机与储能电池电性连接，所述第三转轴的一端设有蓄能机构，所述蓄能机构的顶部设有释放机构，所述蓄能机构的顶部设有第四转轴，且所述太阳能光伏组件与第四转轴通过连接件固定连接，所述太阳能光伏组件的顶端固定设有太阳光追踪机构。

优选的，所述风能收集器以及太阳能光伏组件均设置于外罩的顶部，所述储能电池以及mppt控制器均固定设置于外罩的内部，所述太阳能光伏组件与储能电池通过mppt控制器电性连接。

优选的，所述减速器包括太阳轮、齿圈、圆板以及多个行星轮，且所述第一转轴与太阳轮固定连接，多个行星轮均与太阳轮以及齿圈啮合，所述圆板与多个行星轮活动连接，所述第二转轴与圆板固定连接。

优选的，所述离心离合机构包括外壳以及外圈，所述第二转轴的端部固定设有第一主动伞齿轮、所述第三转轴的端部固定设有第一从动伞齿轮，且所述第一主动伞齿轮与第一从动伞齿轮啮合，所述外圈与电磁发电机通过输入轴传动连接，所述外圈的中心处设有套管，所述套管与第一主动伞齿轮通过轴杆固定连接，所述套管的外侧设有伸缩杆以及弧形摩擦片，且所述伸缩杆与套管固定连接，所述弧形摩擦片与伸缩杆的端部固定连接，所述弧形摩擦片与外圈的内侧抵接。

优选的，所述蓄能机构包括圆盒以及发条，所述发条嵌入设置在圆盒中，所述发条边缘处底部固定设有第二从动伞齿轮，所述第三转轴的端部固定设有第二主动伞齿轮，且所述第二从动伞齿轮与第二主动伞齿轮啮合，所述第四转轴与发条中心处固定连接。

优选的，所述释放机构包括绝缘壳、两个电磁铁、两个弹簧以及两个夹片，所述第四转轴贯穿绝缘壳，两个夹片均与第四转轴贴合，所述夹片与电磁铁通过弹簧活动连接，所述夹片与电磁铁磁性连接，所述太阳光追踪机构包括圆形座、凸透镜以及多个温度开关，多个温度开关关于凸透镜呈中心对称分布，多个温度开关与圆形座固定连接，所述凸透镜与圆形座固定连接，多个温度开关之间并联后与电磁铁串联。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)微风能量通过风能收集器和发条的作用，直接以机械能的形式进行储存，相比其他风光互补发电装置，本发明没有机械能-电能转换这个过程，提高了能量收集效率。

(2)本发明采用发条储能，不受环境温度的影响，解决了高低温情况下储能电池的充放电安全问题，且发条储能不存在能量泄漏等问题，解决了储能电池储能的自放电问题。

(3)本发明所储存的机械能直接为太阳光伏组件随太阳移动调节朝向提供能量，以机械能-机械能的方式进行，相比其他风光互补发电装置，本发明效率更高。

(4)本发明相对其他风光互补发电装置而言，太阳能方位追踪是以机械的形式实现的，不需要电能，达到更加节能环保的效果。

(5)本发明的风能收集，弱风情况下以机械能形式收集，强风情况下以电磁发电形式收集，实现了对不同风速的风进行合理的最大程度利用。

附图说明

图1为本发明的整体纵向剖视图；

图2为本发明离心离合机构的纵向剖视图；

图3为本发明外圈的仰视图；

图4为本发明释放机构的纵向剖视图；

图5为本发明蓄能机构的纵向剖视图；

图6为本发明太阳光追踪机构的俯视图。

图示说明：1、外罩；2、储能电池；3、风能收集器；4、第一转轴；5、减速器；6、第二转轴；7、离心离合机构；8、第三转轴；9、电磁发电机；10、蓄能机构；11、释放机构；12、第四转轴；13、太阳能光伏组件；14、太阳光追踪机构；15、外圈；16、mppt控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，基于高效能转换的风光互补发电装置，包括外罩1、储能电池2、风能收集器3、太阳能光伏组件13以及mppt控制器16，所述风能收集器3的底部固定设有第一转轴4，所述外罩1内腔的顶部一侧固定设有减速器5，所述减速器5的底部设有第二转轴6，所述第二转轴6的底部设有离心离合机构7，所述离心离合机构7的一侧设有第三转轴8，所述离心离合机构7的底部设有电磁发电机9，且所述电磁发电机9与储能电池2电性连接，所述第三转轴8的一端设有蓄能机构10，所述蓄能机构10的顶部设有释放机构11，所述蓄能机构10的顶部设有第四转轴12，且所述太阳能光伏组件13与第四转轴12通过连接件固定连接，所述太阳能光伏组件13的顶端固定设有太阳光追踪机构14。

进一步的，在上述技术方案中，所述风能收集器3以及太阳能光伏组件13均设置于外罩1的顶部，所述储能电池2以及mppt控制器16均固定设置于外罩1的内部，所述太阳能光伏组件13与储能电池2通过mppt控制器16电性连接。

进一步的，在上述技术方案中，所述减速器5包括太阳轮、齿圈、圆板以及多个行星轮，且所述第一转轴4与太阳轮固定连接，多个行星轮均与太阳轮以及齿圈啮合，所述圆板与多个行星轮活动连接，所述第二转轴6与圆板固定连接，第一转轴4转动时带动太阳轮转动，在多个行星轮减速后，由圆板带动第二转轴6转动。

进一步的，在上述技术方案中，所述离心离合机构7包括外壳以及外圈15，所述第二转轴6的端部固定设有第一主动伞齿轮、所述第三转轴8的端部固定设有第一从动伞齿轮，且所述第一主动伞齿轮与第一从动伞齿轮啮合，所述外圈15与电磁发电机9通过输入轴传动连接，所述外圈15的中心处设有套管，所述套管与第一主动伞齿轮通过轴杆固定连接，所述套管的外侧设有伸缩杆以及弧形摩擦片，所述伸缩杆为具有回位拉簧的伸缩杆，且所述伸缩杆与套管固定连接，所述弧形摩擦片与伸缩杆的端部固定连接，所述弧形摩擦片与外圈15的内侧抵接，第二转轴6低速转动时，通过第一主动伞齿轮带动第一从动伞齿轮转动，第一从动伞齿轮转带动第三转轴8转动，此时弧形摩擦片不与外圈15接触，外圈15不转动，当第二转轴6高速转动时，弧形摩擦片在离心力的作用下与外圈15接触，从而带动外圈15转动。

进一步的，在上述技术方案中，所述蓄能机构10包括圆盒以及发条，所述发条嵌入设置在圆盒中，所述发条边缘处底部固定设有第二从动伞齿轮，所述第三转轴8的端部固定设有第二主动伞齿轮，且所述第二从动伞齿轮与第二主动伞齿轮啮合，所述第四转轴12与发条中心处固定连接，第三转轴8转动时通过第二主动伞齿轮带动第二从动伞齿轮转动，第二从动伞齿轮带动发条的外侧发生弹性形变蓄能。

进一步的，在上述技术方案中，所述释放机构11包括绝缘壳、两个电磁铁、两个弹簧以及两个夹片，所述第四转轴12贯穿绝缘壳，两个夹片均与第四转轴12贴合，所述夹片与电磁铁通过弹簧活动连接，所述夹片与电磁铁磁性连接，所述太阳光追踪机构14包括圆形座、凸透镜以及多个温度开关，多个温度开关关于凸透镜呈中心对称分布，多个温度开关与圆形座固定连接，所述凸透镜与圆形座固定连接，多个温度开关之间并联后与电磁铁串联，太阳能光伏组件13面向太阳时，太阳光线与凸透镜垂直，此时凸透镜聚光在圆形座的中心处，当太阳方位发生变化时，凸透镜的聚光点随之偏移照射在任意一个温度开关上，温度开关受热后接通电磁铁电源，电磁铁吸附夹片，此时第四转轴12不受限制，在发条的作用下带动太阳能光伏组件13水平转动，当太阳能光伏组件13带动凸透镜转动与太阳光线垂直时，所有温度开关具为断开状态，电磁铁不产生磁性，弹簧推动夹片夹住第四转轴12。

本发明的工作原理是：

低风速下，风能收集器3带动第一转轴4转动，通过减速器5增大扭矩后，由第二转轴6输出传动力，离心离合机构7将传动力通过第三转轴8输出至蓄能机构10蓄能，高风速下，离心离合机构7通过输入轴使电磁发电机9发电，电磁发电机9产生的电能存储至储能电池2，太阳能光伏组件13将光能转换为电能存储至储能电池2，当太阳方位发生改变时，太阳光追踪机构14控制释放机构11开启，蓄能机构10通过第四转轴12带动太阳能光伏组件13跟随转动，该装置合理的通过风光互补的方式发电，能量收集效率高，太阳能光伏组件13所产生的电能同电磁发电机9所产生的电能皆存储在储能电池2里。太阳能光伏组件13所产生的电能通过mppt控制器16收集到储能电池2进行存储，保证了太阳能光伏组件13始终工作在最大功率点状态，实现对最大功率点的跟踪，提高太阳能的利用效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。