一種風能光伏能組合的路燈系統的製作方法

2023-06-20 03:28:56

專利名稱：一種風能光伏能組合的路燈系統的製作方法
技術領域：
一種風能光伏能組合的路燈系統
技術領域：
本實用新型涉及一種路燈系統，具體涉及一種風能光伏能組合的路燈系統，屬於 可再生能源發電及應用技術領域。
背景技術：
隨著經濟的快速發展和社會的進步，人們對能源提出越來越高的要求，尋找新能 源成為當前人類面臨的迫切課題，是二十一世紀經濟發展中具有決定性影響的因數之一。目前，生活照明、市政照明以及景觀照明耗費著大量的電能，是亟需解決的問題之 一。市場上已經出現了利用太陽能、風能或者風光組合發電作照明電源的產品，節約了大量 的電能。因此，充分開發太陽能和風能是世界各國政府可持續發展的戰略決策。但是，只採用太陽能發電的路燈系統，在照度不夠的陰雨天就不能存儲足夠的電 能供路燈正常工作，因而限制了其使用。如果採用風力發電的路燈系統，由於風力資源具有較大的波動，在不同的地區、不 同的時間區段變化較大，容易造成蓄電池損壞。所以試圖用風力發電取代其他電力非常困 難，也影響風力這種無汙染能源的廣泛使用。而使用風能和光伏能互補發電的照明產品存在以下的弊端1.風光互補發電機的互補性能失調。2.返修率高，蓄電池使用壽命短。3.無調速、調壓功能。為解決上述技術問題，確有必要提供一種風能光伏能組合的路燈系統，以克服現 有技術中的所述缺陷。

實用新型內容為解決上述問題，本實用新型的目的在於提供一種採用風能光伏能作為電能的路 燈系統。為實現上述目的，本實用新型採取的技術方案為一種風能光伏能組合的路燈系 統，其包括風力發電機、光伏發電機、第一晶片、第二晶片、調速限壓執行裝置、控制器、穩壓 裝置、修復裝置、蓄電池、照度檢測器、溫度檢測器、第三晶片、開關裝置以及路燈光源；其 中，所述風力發電機、第一晶片、第二晶片以及調速限壓執行裝置依次連接並將風力發電機 所發電能傳遞至控制器上；所述光伏發電機通過穩壓裝置將光伏發電機所發電能傳遞至控 制器上；所述修復裝置一端連接控制器，另一端連接蓄電池從而將控制器上的電能傳遞至 蓄電池並修復蓄電池；所述照度檢測器、溫度檢測器分別電性連接至第三晶片上，所述第三 晶片與開關裝置連接並控制開關裝置的開啟或者關閉；所述蓄電池的電能通過控制器以及 開關裝置輸送至路燈光源上。本實用新型的風能光伏能組合的路燈系統進一步設置為所述第一晶片與風力發 電機連接並對風力發電機的輸出電壓信號進行採樣，並將電壓信號傳送給第二晶片；所述第二晶片對電壓信號作出判斷並發出調壓指令；所述調速限壓執行裝置與第二晶片電性連 接，並執行第二晶片發出的調壓指令。本實用新型的風能光伏能組合的路燈系統進一步設置為所述調速限壓執行裝置 的輸出電壓與穩壓裝置的輸出電壓相同。本實用新型的風能光伏能組合的路燈系統進一步設置為所述調速限壓執行裝置 包括若干軟磁電感。本實用新型的風能光伏能組合的路燈系統進一步設置為所述修復裝置具有一正 負脈衝電路，該正負脈衝電路與蓄電池電性連接並作用於蓄電池上從而來修復蓄電池。本實用新型的風能光伏能組合的路燈系統進一步設置為所述照度檢測器由MOS 管組成。本實用新型的風能光伏能組合的路燈系統還可設置為所述路燈光源具體為一燈 泡。與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果1.本實用新型的風能光伏能組合的路燈系統通過設置一調速限壓執行裝置，能改 變風力發電機的輸出電壓，使風力發電機不受風速變化而改變輸出電壓值。進一步地，在光 伏發電機上設置一穩壓裝置，使光伏發電不受太陽光幅射強弱而改變輸出電壓。且調速限 壓執行裝置的輸出電壓與穩壓裝置的輸出電壓相同，從而能將風力發電以及光伏發電有機 的結合到同一發電裝置上，攻破了風能、太陽能無法良好結合應用的技術難題。2.本實用新型的風能光伏能組合的路燈系統進一步通過設置一具有正負脈衝電 路的修復裝置，正負脈衝電路在瞬間將正負極性反向作用在蓄電池上充電，把蓄電池電極 板上的結晶體逐步退化，直至熔化，提高了蓄電池的儲存量，延長蓄電池的使用壽命，減少 報廢，從而保護環境，具有廣闊的應用前景。3.本實用新型的風能光伏能組合的路燈系統還設置一照度檢測器，通過該照度檢 測器檢測路面的照度值，摒棄以亮、以光控制路燈的傳統理念，並結合不同季節的溫度及照 度，使照度路燈系統發揮其作用，從而使路燈能夠適時的開啟或者關閉。

圖1是本實用新型的風能光伏能組合的路燈系統的電路原理方框圖。
具體實施方式
請參閱圖1所示，本實用新型為一種風能光伏能組合的路燈系統，其由風力發電 機D、光伏發電機G、第一晶片IC1、第二晶片IC2、調速限壓執行裝置K、控制器Z、穩壓裝置 W、修復裝置X、蓄電池V、照度檢測器LX、溫度檢測器C、第三晶片IC3、開關裝置KK、輸電線 以及路燈光源L等構件組成的一個綜合路燈系統。所述風力發電機D、第一晶片IC1、第二芯 片IC2以及調速限壓執行裝置K依次連接並將風力發電機D所發電能傳遞至控制器Z上； 所述光伏發電機G通過穩壓裝置W將光伏發電機G所發電能傳遞至控制器Z上；所述修復 裝置X —端連接控制器Z，另一端連接蓄電池V從而將控制器Z上的電能傳遞至蓄電池V並 修復蓄電池V ；所述照度檢測器LX、溫度檢測器C分別電性連接至第三晶片IC3上，所述第 三晶片IC3與開關裝置KK連接並控制開關裝置KK的開啟或者關閉；所述蓄電池V的電能
4通過控制器Z以及開關裝置KK輸送至路燈光源L上。其中，所述風力發電機D為一種利用風作為動力發電的永磁發電機。所述光伏發 電機G採集太陽光的幅射，照射在電池板來發電。所述第一晶片ICl具有計算功能，其與風力發電機D電性連接並對風力發電機D 的輸出電壓信號進行採樣計算，從而得出具體電壓值。所述第二晶片IC2能夠對輸入的數 據與人為設定的數據進行對比，並在對比後發出信號，具體為所述第一晶片ICl將測得的 電壓信號傳送給第二晶片IC2，該第二晶片IC2將電壓信號與人為設定值比較，並作出判 斷、發出調壓指令至調速限壓執行裝置K上。所述調速限壓執行裝置K包括若干軟磁電感，並配有多個開關電路，對應各個不 同的軟磁電感，它的工作受第二晶片IC2的不同指令，執行不同電感值與開關電路配對的 各條電路，其增加風力發電機D的磁感應，降低風力發電機D的轉速，限定風力發電機D的 發電值。該調速限壓執行裝置K連接在第二晶片IC2與風力發電機D之間，其執行第二芯 片IC2發出的調壓指令而改變風力發電機D的轉速以及輸出電壓，並將風力發電機D所發 電能輸入到控制器Z上。所述光伏發電機G通過所述穩壓裝置W將所發電能輸入到控制器Z上，而所述穩 壓裝置W設定的電壓值與第二晶片IC2上人為設定的電壓值相同，從而使調速限壓執行裝 置K的輸出電壓與穩壓裝置W的輸出電壓相同。所述控制器Z將風力發電機D以及光伏發電機G所發電能輸出，並通過修復裝置X 存儲到蓄電池V上。而蓄電池V的電能直接通過控制器Z以及開關裝置KK輸送至路燈光 源L上，供路燈光源L使用，在本實施方式中，路燈光源L具體為一普通燈泡、LED燈或者其 他發光體。而當蓄電池V電能低於自身極限值時，控制器Z將切斷供應以延長蓄電池V的 壽命，該控制器Z還能在該路燈系統出現故障時切斷供電。所述修復裝置X —端連接控制器Z，另一端連接蓄電池V從而將控制器Z上的電 能傳遞至蓄電池V並修復蓄電池V。該修復裝置X可用於檢測蓄電池V的充電電壓值的變 化，其包括一正負脈衝電路。當蓄電池V電極板上產生結晶體後，蓄電池V的充入容量勢必 將受到限制，由原來能充入100%電能逐步下降容量值。當檢測到容量值下降時正負脈衝電 路將自動接通，在充電時會瞬間將正負極性反向作用在蓄電池上，把蓄電池V電極板上的 結晶體逐步退化，直至熔化，從而來修復蓄電池V，提高其儲存量。所述開關裝置KK是由金屬(metal)-氧化物(oxid)_半導體(semiconductor)場 效應電晶體(M0S管)組成，其受第三晶片IC3發出的指令執行動作，並將蓄電池V的電源 供給路燈光源L或者切斷蓄電池V的電源。所述照度檢測器IX是利用照度器的探頭作照度(亮度的平方之比)探測，以確定 外界地面的照度。該照度檢測器IX與溫度檢測器C分別電性連接至第三晶片IC3上。所述 第三晶片IC3與開關裝置KK連接並控制開關裝置KK的開啟或者關閉。該第三晶片IC3有 計算對比功能，將溫度檢測器C測得的外界溫度、照度檢測器IX測得的外界照度進行與預 先設定的值進行對比，一旦對比結果達到開燈值時，它會發給開關裝置KK指令，令其開燈， 又如對比結果達到關燈值時，它會發給開關裝置KK指令，令其關燈。本實用新型的風能光伏能組合的路燈系統的工作原理如下由風力發電機D輸出電能給第一晶片ICl進行採樣、計算，經第一晶片ICl的計算得出風力發電機D所發出的電壓值，然後將數據傳送給第二晶片IC2進行智能微電腦編程， 經第二晶片IC2的編程，對風力發電機D發電值的高與低作出判斷，將按照已設定好的電壓 值的發送指令給調速限壓執行裝置K。當調速限壓執行裝置K得到第二晶片IC2的不同指 令時，開啟不同電感值的電路，由於不同的電感值，它將給予風力發電機D不同的磁感應， 從而改變風力發電機D的轉速，限定風力發電機D的電壓。光伏發電機G系採用太陽光照射在太陽能電池板上而發電。光伏發電機G的發電 能力完全受太陽幅射的能力決定，因而太陽幅射強與弱導致了光伏發電機G光伏發電值的 高低。為克服上述現象，光伏發電機G所發出的電壓首先進入穩壓裝置W，經過穩壓裝置W 後得到一個恆定值再送入控制器Z。經過上述技術，使得風力發電機D、光伏發電機G實現 完整的調速限壓和有機結合。然後，兩部分電能通過控制器Z以及修復裝置X儲存至蓄電池V內。同時，所述修 復裝置X可對蓄電池V進行智能修復，延伸蓄電池V的使用壽命。具體過程如下首先，對 修復裝置X預先設定一個容量值，該定值是按照蓄電池V自身參數標準而設。蓄電池V將 容量值的數據不斷地傳送給修復裝置X。當修復裝置X接受到蓄電池V傳送的數據與設定 的定值一致表示正常，修復裝置X按正常的恆流(大電流)充電方式輸送電能給蓄電池V 充入大電能，蓄電池V的容量達到80%時轉入涓流充電(小電流)，直至充滿結束。當修復裝置X接受到蓄電池V的容量值數據低於設定的定值時，表示蓄電池V的 極板有結晶體的存在，這時，修復裝置X改變充電程序，由原來方式恆流充電一涓流充 電一停止充電改換成正負脈衝充電一涓流充電一停止充電。所謂正負脈衝充電原 理為在正常充電時是以正電源接蓄電池V的正極極性，負極電源接蓄電池V的負極極性。 而正負脈衝充電是在正常充電的情況下，瞬間(幾個ns)改變其極性，這樣改變了正負極性 的方式，使得蓄電池V在電能轉化成化學能的幾個納秒的時長內，將充電時產生的氣泡消 失，不讓氣泡形成結晶體。對於某些蓄電池V已經形成結晶體，正負脈衝對其結晶體首先脈 衝軟化、熔解、消失，進而達到延長蓄電池V的使用壽命。當需要使用蓄電池V內的電能時，蓄電池V將儲存的電量送給控制器Z，由控制器 Z對蓄電池V的已儲存容量驗算，如因蓄電池V欠容量時控制器Z會中斷對開關裝置KK的 供電，又如發生短路或故障時，控制器Z同樣中斷對開關裝置KK的供電，確保該路燈系統的
可靠工作。所述照度檢測器IX以及溫度檢測器C將檢測到的照度和溫度數據收集後與第三 晶片IC3預先設定的數據進行對比，當達到預定值之後，第三晶片IC3將發出指令給開關裝 置KK，並由開關裝置KK執行指令，從而來開啟或者關閉路燈光源L。再此需要說明的是第 三晶片IC3上預先設定的照度值與溫度值相反，設定溫度越低時，設定的照度應越高，因為 設定溫度越低表示冬天的天氣，所以照度值要高一些，反之低一些。比如在冬季時，第三 晶片IC3中設定外界溫度值1°C，照度值5LX時為開燈，當第三晶片IC3接收到溫度檢測器 C測得的溫度大於1°C，照度檢測器IX測得照度小於5LX時立刻發送指令給開關裝置KK， 令其接通電源而將路燈光源L開啟；反之，照度大於5LX時，第三晶片IC3指令開關裝置KK 執行切斷電源，關閉路燈光源L。而在夏季時，第三晶片IC3中設定外界溫度值5°C，照度值 ILX時為開燈，當第三晶片IC3接收到溫度檢測器C測得的溫度大於5°C，照度檢測器IX測 得照度小於ILX時立刻發送指令給開關裝置KK，令其接通電源而將路燈光源L開啟；反之，
6照度大於ILX時，第三晶片IC3指令開關裝置KK執行切斷電源，關閉路燈光源L。綜上所述，本實用新型的風能光伏能組合的路燈系統一舉攻破了風力發電機D與 光伏發電機G受氣候影響而導致輸出電壓不穩定的技術難題，也攻破了風能、光伏能不能 有效結合的難題。且本實用新型的風能光伏能組合的路燈系統具有一修復裝置，能提高蓄 電池V的工作性能，並智能檢測蓄電池V的老化程度加以修復，延長蓄電池V和路燈系統的 工作壽命。同時，該路燈系統通過照度來控制路燈光源L的開啟與關閉，摒棄以亮、以光控 制路燈的傳統理念，並結合不同季節的溫度及照度，使路燈能夠適時的開啟或者關閉。以上的具體實施方式
僅為本創作的較佳實施例，並不用以限制本創作，凡在本創 作的精神及原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本創作的保護範圍之 內。
權利要求一種風能光伏能組合的路燈系統，其特徵在於其包括風力發電機、光伏發電機、第一晶片、第二晶片、調速限壓執行裝置、控制器、穩壓裝置、修復裝置、蓄電池、照度檢測器、溫度檢測器、第三晶片、開關裝置以及路燈光源；其中，所述風力發電機、第一晶片、第二晶片以及調速限壓執行裝置依次連接並將風力發電機所發電能傳遞至控制器上；所述光伏發電機通過穩壓裝置將光伏發電機所發電能傳遞至控制器上；所述修復裝置一端連接控制器，另一端連接蓄電池從而將控制器上的電能傳遞至蓄電池並修復蓄電池；所述照度檢測器、溫度檢測器分別電性連接至第三晶片上，所述第三晶片與開關裝置連接並控制開關裝置的開啟或者關閉；所述蓄電池的電能通過控制器以及開關裝置輸送至路燈光源上。
2.如權利要求1所述的風能光伏能組合的路燈系統，其特徵在於所述第一晶片與風 力發電機連接並對風力發電機的輸出電壓信號進行採樣，並將電壓信號傳送給第二晶片； 所述第二晶片對電壓信號作出判斷並發出調壓指令；所述調速限壓執行裝置與第二晶片電 性連接，並執行第二晶片發出的調壓指令。
3.如權利要求2所述的風能光伏能組合的路燈系統，其特徵在於所述調速限壓執行 裝置的輸出電壓與穩壓裝置的輸出電壓相同。
4.如權利要求3所述的風能光伏能組合的路燈系統，其特徵在於所述調速限壓執行 裝置包括若干軟磁電感。
5.如權利要求1所述的風能光伏能組合的路燈系統，其特徵在於所述修復裝置具有 一正負脈衝電路，該正負脈衝電路與蓄電池電性連接並作用於蓄電池上從而來修復蓄電 池。
6.如權利要求1至5項任意一項所述的風能光伏能組合的路燈系統，其特徵在於所 述開關裝置由MOS管組成。
7.如權利要求6所述的風能光伏能組合的路燈系統，其特徵在於所述路燈光源具體 為一燈泡。
專利摘要本實用新型涉及一種風能光伏能組合的路燈系統，其中的風力發電機、第一晶片、第二晶片以及調速限壓執行裝置依次連接並將電能傳遞至控制器上；所述光伏發電機通過穩壓裝置將電能傳遞至控制器上；所述修復裝置一端連接控制器，另一端連接蓄電池從而將控制器上的兩部分電能傳遞至蓄電池並修復蓄電池；所述照度檢測器、溫度檢測器分別電性連接至第三晶片上，所述第三晶片控制開關裝置的開啟或者關閉；所述蓄電池的電能通過控制器以及開關裝置輸送至路燈光源上。本實用新型的路燈系統將風能光伏能有機結合，具有節能環保，蓄電池的使用壽命長，路燈光源開啟或者關閉適時等等諸多優點，具有廣闊的市場前景。
文檔編號H02P9/00GK201690663SQ201020214720
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月4日 優先權日2010年6月4日
發明者閭衛星 申請人:閭衛星