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专利号: 201710165274X
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.谐振高效风力发电装置,其特征在于包括风力发电机、LC谐振网络、电感调节控制器、风速传感器、微控制器和负载,所述风力发电机的一个输出绕组接LC谐振网络的两个输入端,所述LC谐振网络的输出端接负载;所述电感调节控制器与LC谐振网络的输出相连,获取电能,所述电感调节控制器接收微控制器发出的改变调节电感量指令,所述电感调节控制器的输出连接控制LC谐振网络,所述风速传感器采集风速信号并将风速信号传递给微控制器。

2.根据权利要求1所述的谐振高效风力发电装置,其特征在于所述LC谐振网络包括一个连续可调的可调电感和谐振电容,所述可调电感的电感量连续可调,所述谐振电容选用无极性电容,LC谐振网络是一个储能网络,风速变高时储存能量,风速降低时释放能量。

3.根据权利要求1所述的谐振高效风力发电装置,其特征在于所述风力发电机选用小型垂直轴风力发电机,所述小型垂直轴风力发电机包括发电机塔架、发电机基座、叶片、叶片支撑臂和发电机,带有微控制器的电路板置于塔架内,LC谐振网络及电感调节控制器安装在发电机基座内,LC谐振网络的两个输入端接发电机的一个输出绕组,电感调节控制器与微控制器相连,风速传感器安装在发电机的顶部,与微控制器相连。

4.根据权利要求1所述的谐振高效风力发电装置,其特征在于所述微控制器选用STM32单片机,使用STM32单片机的PWM功能控制电机驱动器,所述微控制器通过风速传感器实时测量当前风速值,不同的风速对应不同的风力发电机理论最大输出功率,当风速变小时,微控制器控制电感调节控制器增加电感,使电感电压反势,从而把电感能量转移到电容输出;

当风速变大时,微控制器控制电感调节控制器减小电感,使得LC谐振网络吸收更多的风能储存到谐振储能网络,从而保证,无论是风速增大或是减小,LC谐振网络始终保持谐振调节状态,吸收风能,减少已吸收能量的损失。

5.根据权利要求1所述的谐振高效风力发电装置,其特征在于所述负载选用电器或电网逆变器。

6.根据权利要求1所述的谐振高效风力发电装置,其特征在于所述LC谐振网络接到风力发电机的一个输出绕组,用直径为1mm的漆包线绕制在骨架上的1000匝线圈作为谐振的可调电感,骨架长15cm,口径为4cm*4cm,骨架内部有一个磁芯,该磁芯装配在一个直线导轨的滑块上,受电机控制改变磁芯插入到线圈内部的深度,从而调节电感量,谐振电容由若干个600V耐压、680UF容量的无极性电容串并联组成。

7.根据权利要求1所述的谐振高效风力发电装置,其特征在于所述风速传感器选用三杯式风速传感器,风速传感器通过串口与微控制器通信,使用STM32单片机及其最小系统构建主控电路,将风速传感器接在STM32单片机的串口通信I/0口上。

8.一种谐振式高效风力发电装置的控制方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤一:将风力发电机固定,并将风力发电输出端连接LC谐振网络,完成本装置的安装,风力发电机开始运转,进入下一步;

步骤二:启动系统,LC谐振网络、电感调节控制器、风速传感器和微控制器均正常运行,微控制器读取风速传感器测量的风速值,根据当前风速值,微控制器控制风力发电机调整电感值,使LC谐振网络工作在谐振状态,进入下一步;

步骤三:微控制器不断读取风速传感器测量的风速值,当检测到风速降低时,进入步骤四;当检测到风速升高时,进入步骤五;

步骤四:风速降低后,微控制器控制风力发电机增大电感,使电感电压反势,将电感能量转移到输出电容,使负载的电压升高,从而抽取了LC谐振网络能量,返回步骤三;

步骤五:风速升高后,微控制器控制风力发电机减小电感,风力发电机吸收更多的风能储存到LC谐振网络,返回步骤三。