一种用于风光互补路灯太阳能电池保护的机电系统技术方案

本发明专利技术属于分布式电源技术领域，具体是一种用于风光互补路灯太阳能电池保护的机电系统。该系统主要包括：风车、发电机、太阳能电池板架控制系统、电动机、弹簧调节机构、太阳能电池板架等，具有根据太阳能电池板所受风压大小自动调节太阳能电池板的迎风面积和防止瞬时风压过大导致的电池板损坏的功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分布式电源
，具体涉及一种用于太阳能电池保护的机电系统。
技术介绍
近年来，人们对能源的需求量越来越大，对节能的要求也越来越高。随着电力电子技 术的发展，风光互补路灯系统已经成为现实。风光互补路灯具有分布式的特点，它不需要 看虑严格的安装场所，并且可以给电网难以涉及的区域供电。太阳能电池板的价格昂贵，并且实际面积大而薄，易被损坏，需要对其进行适当的保 护。在路灯上安装的太阳能电池板会受到较大的风压，为了保证太阳能电池能安全的工作， 对太阳能电池板进行一定的保护是非常有必要的。针对上述的问题，本专利技术设计了一种具有保护太阳能电池安全工作的机电系统。通过对现今的文献检索，尚未发现与本
技术实现思路
一致的文献报告。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有防止风光互补路灯中太阳能电池板被过大风压损坏 功能的机电系统。本专利技术提出的机电系统包括风车、编码盘、控制回路、电动机、太阳能电池板架、弹 簧调节机构、发电机。其结构框图见图1所示。其中，风车受风旋转带动发电机，使其产生随风速增大而增大的电流信号，将电流信 号传输至控制回路。同时发电机尾部的尾翼受风后调节风车与发电机体水平方向旋转以使 风车有最大的迎风面积，编码盘安装在发电机下方的轴向轴承中，编码盘检测发电机体的水平旋转角度，检测得到的电信号输出至控制回路。控制回路包括风车叶片风压计算模块、风向角度计算模块、太阳能电池板风压计算模 块和风压大小比较模块4个模块；风车叶片风压计算模块把接收到的与风速相关的电流信 号通过微控制器换算成在此时风方向上的当量风速。同时风向角度计算模块把接收到的与 风向相关的电信号换算成相应的旋转当量角度。太阳能电池板风压计算模块通过微控制器 对上述两当量进行计算，计算结果为太阳能电池板所受风压的当量值。风压大小比较模块将太阳能电池板风压计算模块的计算结果与预先设定的当量阈值进行比较；若计算结果大 于设定的阈值，则输出使电动机从正常工作位置，记为A，旋转到应急工作位置，记为B。 当电机处于应急工作位置B，设置微控制器时钟，若太阳能电池板所受风压当量值持续数小时(比如设定为3 6小时)小于阈值，控制回路控制电动机反向旋转从位置B到位置A。 , 本专利技术设计的弹簧调节机构由导槽、滑轮、轴承座及轴承、固定机架、电磁钳位装 置、弹簧、摆动导轨和推杆组成。太阳能电池板架与固定机架通过径向轴承连接，电动机 定子固定在固定机架上，摆动导轨下端与电动机机轴通过联轴器联结，摆动导轨可在A、 B 两个位置间摆动。在位置A和位置B各放两个挡板及电磁自动钳位装置，当给其通电时， 此钳位装置取消钳位。摆动导轨为中空筒状导轨，弹簧一端固定于摆动导轨T端，安装于 导轨中，弹簧另一端固定于推杆的下端部，推杆可在摆动导轨中滑动。滑轮安装于推杆的 上端，此滑轮可在固定于太阳能电池板架下的导槽中滑动。本专利技术系统根据风机所受风压计算太阳能电池板所受风压，当风压超过所设定的阈值 之后通过电机调整太阳能电池板的迎风方向，减小迎风面积。为避免风机响应速度慢，同 时采用弹簧调节机构，防止瞬时大风压现象产生。" 本专利技术的系统通过风力发电机对风速大小采样，通过编码盘对风向测量，得到的信号 通过控制回路处理后，控制系统对电动机进行控制，使电动机旋转以改变太阳能电池板所 受的风压。本专利技术的弹簧调节机构通过弹簧受力变形的原理使机构中的太阳能电池板架改 变角度。本专利技术中的风叶受风旋转带动风力发电机旋转，风力发电机旋转速度随风力大小变化 而变化。风力发电机输出的电流大小随发电机旋转速度的变化而变化。风力发电机输出的 信号传输到控制回路中。本专利技术中的编码盘安装于风力发电机下，用于测量风力发电机体 的水平旋转角度，从而测量出当时的风向。本专利技术的控制回路中的控制方法主要包括了叶片风压计算、风向角度计算、太阳能 电池板风压计算、风压大小比较等4个模块。因为太阳能电池板的安装角度及其面积都是设计时已知的，所以通过叶片风压计算的结果和风向角度计算的结果就可以计算出太阳能电池板迎风方向的风压。如果此风压大于了太阳能电池板的安全风压范围，控制回路就对系统发出改变太阳能电池板架的命令。本专利技术设计的弹簧调节机构具有缓冲大风风压、保护太阳能电池板的作用。在长时间大风压状态下，控制回路控制电动机旋转，电动机通过联轴器带动摆动导轨摆动，通过固定机架、摆动导轨、推杆、太阳能电池板架导槽、太阳能电池板架组成的四连杆机构传动使太阳能电池板的迎风角度减小，减小所受风压力。如果风速在某时间段内风速变化快并且太阳能电池板迎风方向上风压过大，可能出现风机响应速度慢导致控制系统响应速度f 。此时，弹簧调节机构中的弹簧受力改变四连杆机构固定机架与摆动导轨、推杆、太 阳能电池板架导槽、太阳能电池板架中个部件的相对位置，对瞬时的大风压对太阳能电池板造成的损伤进行缓冲，保护太阳能电池板。 附图说明图1是本专利技术的整体结构方框图。图2是本专利技术的控制回路对电动机控制方法的示意图。图3是本专利技术的弹簧调节机构及太阳能电池板架示意图。 "图4是本专利技术的风车、发电机、编码盘安装的示意图。图中标号ll为风车，12为编码盘，13为控制回路，14为电动机，15为太阳能电池 板架，16为弹簧调节机构，17为发电机；21为电机电流信号，22为风向信号，23为风向角度计算模块，24为太阳能电池板风 压计算模块，25为风压比较模块；31为导槽，32为滑轮，34为轴承座及轴承，35为固定机架，36为电磁钳位装置，37为弹簧，38为摆动导轨，39为推杆；41为轴向轴承，42为支撑杆，43为尾翼。具体实施例方式一参见图l，本专利技术的系统包括风车ll、编码盘12、控制回路13、电动机14、太阳能 电池板架15、弹簧调节机构16、发电机17。该系统通过机械系统结合电系统控制达到功 能目的。其结构框图见图l所示。其中，风车11受风旋转带动发电机17，使其产生随风速增大而增大的电流信号，将 电流信号传输至控制回路13。同时发电机17尾部的尾翼受风后调节风车11与发电机体水 平方向旋转以使风车有最大的迎风面积，编码盘12安装在发电机17下方的轴向轴承41 中，编码盘12检测发电机体的水平旋转角度，检测得到的电信号输出至控制回路13。控制回路13主要包括风车叶片风压计算模块26、风向角度计算模块23、太阳能电池 板风压计算模块24和风压大小比较模块25等4个模块；风车叶片风压计算模块26把接 收到的与风速相关的电流信号21通过微控制器换算成在此时风方向上的当量风速。同时 风向角度计算模块23把接收到的与风向相关的电信号22换算成相应的旋转当量角度。太 阳能电池板风压计算模块24通过微控制器对上述两当量进行计算，计算结果为太阳能电 池板所受风压的当量值。风压大小比较模块25将模块24的计算结果与预先设定的当量阈 值进行比较；若计算结果大于设定的阈值，则输出使电动机14从正常工作位置(记为A) 旋转到应急工作位置(记为B)。当电机处于应急工作位置B，设置微控制器时钟，若太阳 能电池板所受风压当量值持续数小时(比如设定为3 6小时)小于阈值，控制回路13控 制电动机14反向旋转从位置B到位置A。本专利技术设计的弹簧调节机构16由导槽31、滑轮32、轴承座及轴承34、固定机架 35本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风光互补路灯太阳能电池板保护的机电系统，其特征在于该机电系统包括风车、编码盘、控制回路、电动机、太阳能电池板架、弹簧调节机构、发电机；其结构框图见图１所示；　其中，风车受风旋转带动发电机，使其产生随风速增大而增大的电流信号，将 电流信号传输至控制回路；同时发电机尾部的尾翼受风后调节风车与发电机体水平方向旋转以使风车有最大的迎风面积，编码盘安装在发电机下方的轴向轴承中，编码盘检测发电机体的水平旋转角度，检测得到的电信号输出至控制回路；　控制回路包括风车叶片风压 计算模块、风向角度计算模块、太阳能电池板风压计算模块和风压大小比较模块４个模块；风车叶片风压计算模块把接收到的与风速相关的电流信号通过微控制器换算成在此时风方向上的当量风速；同时风向角度计算模块把接收到的与风向相关的电信号换算成相应的旋转当量角度；太阳能电池板风压计算模块通过微控制器对上述两当量进行计算，计算结果为太阳能电池板所受风压的当量值；风压大小比较模块将太阳能电池板风压计算模块的计算结果与预先设定的当量阈值进行比较；若计算结果大于设定的阈值，则输出使电动机从正常工作位置，记为Ａ，旋转到应急工作位置，记为Ｂ；当电机处于应急工作位置Ｂ，设置微控制器时钟，若太阳能电池板所受风压当量值持续数小时（比如设定为３～６小时）小于阈值，控制回路控制电动机反向旋转从位置Ｂ到位置Ａ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙耀杰，周昶，吴春泽，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]