一種家用主動追蹤風力與太陽能聯合發電裝置的製作方法
2023-05-16 05:00:41 1
本實用新型涉及一種風力與太陽能發電裝置，具體涉及一種家用主動追蹤風力與太陽能聯合發電裝置。
背景技術：
風力發電機和太陽能發電可以應用於城市、農村、牧場等區域，能夠緩解當地用電需求。風力與太陽能聯合發電是利用太陽能發電板以及風力發電機將產生的電能存儲到蓄電池組中，當用戶需要用電時，逆變器將蓄電池組中儲存的直流電轉變為交流電，通過輸電線路送到用戶負載處。
風力發電過程中，偏航系統是風力發電機組必不可少的組成系統之一。偏航系統的主要作用有兩個：一是與風力發電機的控制系統相互配合，使風力發電機組的風輪始終處於迎風狀態，充分利用風能，提高風力發電機組的發電效率;其二是提供必要的鎖緊力矩，以保障風力發電機組的安全運行。而家用風力發電機通常採用被動偏航系統，即在風力發電機後裝有尾舵，但在改變風向時，尾舵不可避免會對風力發電機產生振動，影響風力發電機性能並產生幹擾。同時，由於採用被動偏航系統，當風向轉變較快時，風輪軸在風力發電機運行時不可避免的產生陀螺力矩，這個力矩過大會對風力發電機的壽命和安全造成影響。
蓄電池充電時利用外部的電能使內部活性物質再生，把電能儲存為化學能，需要放電時再次把化學能轉換為電能輸出。但蓄電池如果過充會讓極板軟化，活性物質脫落，嚴重影響蓄電池壽命和容量。在家用風力發電機領域，大部分並沒有進行防過充設計，少部分採用在蓄電池充滿時對發電機進行剎車式控制，但該方式不可避免會對發電機產生磨損，影響使用性能，同時風力發電機一般採用密封設計，而剎車片屬於耗材，不易更換。當風力較大時，如不能更換偏航角度，可能對風輪和發電機造成不可逆轉的損害。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種結構簡單、發電效率高、維護成本低且能夠實現主動追蹤風力與太陽能聯合發電裝置。
本實用新型解決上述技術問題採用的技術方案是：包括底座、第一蝸輪蝸杆電機、第二蝸輪蝸杆電機、齒輪組、控制器、蓄電池、逆變器、風向傳感器、太陽能發電板、風輪、塔架、風力發電機, 塔架下端安裝於底座上的止推軸承上，塔架上設有支撐軸承，支撐軸承的外圈與底座之間沿周邊用多根支撐杆固定，塔架的上端設有風輪和風力發電機，風向傳感器安裝於塔架上，太陽能發電板通過第二蝸輪蝸杆電機固定於支撐軸承外圈上，塔架通過齒輪組與固定於底座上的第一蝸輪蝸杆相連，所述控制器分別與風向傳感器、風力發電機、太陽能發電板、第一蝸輪蝸杆電機以及第二蝸輪蝸杆電機相連。
上述的家用主動追蹤風力與太陽能聯合發電裝置中，所述的太陽能發電板兩邊設有光照度傳感器，光照度傳感器的輸出接控制器。
上述的家用主動追蹤風力與太陽能聯合發電裝置中，所述的齒輪組由嚙合的大齒輪和小齒輪組成，大齒輪固定於靠近止推軸承的塔架上，小齒輪通過聯軸器與底座上的第一蝸輪蝸杆電機相連。
本實用新型的技術效果在於：1）本實用新型中設有風向傳感器和光照度傳感器，控制器可以根據傳感器採集的信號調整風輪和太陽能發電板的方向，提高風能和太陽能的發電效率；2）本實用新型通過檢測電池的容量，當電池充滿時主動關閉風力發電機，防止電池過充，有利於延長電池的壽命；3）本實用新型結構簡單、發電效率高、維護成本低。
附圖說明
圖1為本實用新型的結構示意圖。
圖2為本實用新型控制框圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
如圖1、圖2所示，本實用新型包括底座1、蝸輪蝸杆電機（11，18）、大齒輪13和小齒輪14組成的齒輪組、控制器2、蓄電池12、逆變器15、風向傳感器9、太陽能發電板4、光照度傳感器（3，10）、風輪6、塔架8、風力發電機7等。首先將底座1進行固定，風力發電機7與風輪6固定於塔架8上端，風向傳感器9固定於塔架8上，塔架8底端安裝止推軸承16，止推軸承16固定於底座1上，支撐軸承5套裝於塔架8上，支撐軸承5外圈與底座1通過四個支撐杆17固定。在齒輪組中，大齒輪安裝在止推軸承16上方，大齒輪13內孔與塔架8、小齒輪14內孔與聯軸器均為過盈配合，聯軸器與蝸輪蝸杆電機18連接，大齒輪能帶動塔架8進行轉動，並降低轉動速度。風力發電機7、太陽能發電板4、蓄電池12、逆變器14均與控制器2相連，在發電過程中，風向傳感器9自動採集風向信號並傳給控制器2，控制器2分析風輪6與風向角度後，找到最佳轉動方向，通過繼電器控制蝸輪蝸杆電機18帶動齒輪組轉動，齒輪組進而帶動塔架8轉動，從而改變偏航角，使風輪6與風向垂直，達到最佳迎風角。太陽能發電板4通過蝸輪蝸杆電機11安裝於支撐軸承5外圈上，光照度傳感器（3，10）分別設置於太陽能發電板4珠兩側，由光照度傳感器（3、10）採集兩端光照強度傳給控制器2，由於光照傳感器3,10安裝在太陽能發電板4側面，如果角度不與太陽垂直，則兩處光照強度會有明顯差異，所以控制器2分析兩處光照強度差異後，控制蝸輪蝸杆電機11帶動太陽能發電板4改變姿態，使其達到最大光照強度。當蓄電池12充滿電時，控制器2控制風力發電機7進行剎車並控制塔架8進行轉向，使風輪6與風向平行，使其為最小迎風角，保護風力發電機7和蓄電池12。