Способ преобразования энергии ветра в электрическую энергию
Владельцы патента RU 2443904:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Читинский государственный университет (ЧитГУ) (RU)
Изобретение относится к области возобновляемых источников электрической энергии и может быть использовано при выполнении ветроэнергетических установок, предназначенных для автономного электроснабжения аппаратуры различного назначения. Способ преобразования энергии ветра в электрическую энергию заключается в том, что сначала механическую энергию ветроколеса преобразуют в электрическую энергию с помощью генератора электрической энергии. Затем с помощью фотоэлектрического устройства гальванической развязки передают на инвертор для заряда аккумуляторной батареи и преобразования в переменный электрический ток. Изобретение позволяет повысить эффективность преобразования механической энергии ветроколеса в электрическую энергию аккумуляторной батареи. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области возобновляемых источников электрической энергии.
Известен импульсный способ преобразования энергии ветра в электрическую энергию аккумуляторной батареи, заключающийся в том, что механическую энергию ветроколеса преобразуют в электрическую энергию высоковольтных импульсов переменного тока, которые через разрядник и выпрямительное устройство заряжают батарею конденсаторов для формирования импульсов зарядного тока аккумуляторной батареи (см. пат. №2338924 РФ, МПК F03D 9/02, опубл. 20.11.2008 - бюл. №32).
Недостатками способа являются:
1. Потери мощности на искровом промежутке разрядника.
2. Потери мощности при однополупериодном выпрямлении.
3. Потери мощности на стабилитроне.
Таким образом, эффективность преобразования энергии ветра в электрическую энергию импульсным способом недостаточна для рационального использования ветроэнергетических установок.
Технический результат предлагаемого решения заключается в повышении эффективности преобразования механической энергии ветроколеса в электрическую энергию аккумуляторной батареи.
Результат достигается тем, что способ преобразования механической энергии ветра в электрическую энергию заключается в том, что механическую энергию ветроколеса сначала преобразуют в электрическую энергию с помощью генератора электрической энергии, а затем с помощью фотоэлектрического устройства гальванической развязки передают на инвертор для заряда аккумуляторной батареи и преобразования в переменный электрический ток.
Способ заключается также в том, что в качестве фотоэлектрического устройства гальванической развязки используют оптрон.
Предложен способ преобразования энергии ветра в электрическую энергию, который основан на получении электрической энергии постоянного, переменного или выпрямленного напряжения в генераторе электрической энергии. Нагрузкой такого генератора является оптрон, в котором происходит преобразование электрического сигнала в свет, его передача по оптическому каналу и последующее преобразование обратно в электрический сигнал. Полученный электрический сигнал используется для формирования зарядного тока аккумулятора электрической энергии. Таким образом, оптрон гальванически развязывает генератор и зарядную сеть аккумулятора электрической энергии, что эквивалентно работе генератора электрической энергии с постоянной нагрузкой. Выполненная гальваническая развязка с помощью оптрона позволяет уменьшить зависимость величины полученной в ветроэнергетической установке электрической энергии от скорости ветра. Параметры ветроколеса подбираются таким образом, чтобы ветроэнергетическая установка работала в номинальном режиме при скорости ветра, равной среднегодовой скорости ветра, характерной для данной местности.
На фиг. изображена блок-схема способа преобразования энергии ветра в электрическую энергию. Ветроэнергетическая установка содержит:
1 - ветроколесо;
2 - генератор электрической энергии;
3 - оптрон;
4 - зарядное устройство аккумуляторной батареи с функцией инвертора;
5 - аккумуляторная батарея;
6 - нагрузка постоянного и переменного тока.
Способ преобразования энергии ветра в электрическую энергию осуществляется следующим образом.
Механическая энергия ветра передается ветроколесу 1, которое под действием этой энергии начинает вращать генератор электрической энергии 2. Вращаясь, генератор вырабатывает электрическую энергию. Электрическая энергия поступает с генератора на оптрон 3, где преобразуется в энергию светового потока. Фоторегистрирующая схема оптрона, при появлении светового потока, преобразует ее в электрическую энергию, которая затем подается на зарядное устройство аккумуляторной батареи 4. Данное зарядное устройство выполняет функции управления зарядом аккумуляторной батареи 5, а также работает в качестве инвертора для нагрузки переменного тока. Нагрузка постоянного тока питается от аккумуляторной батареи.
Преимущества предлагаемого способа заключаются в следующем:
- оптрон обеспечивает гальваническую развязку цепи генератора электрической энергии и зарядного устройства аккумуляторной батареи, что эквивалентно работе генератора на постоянную нагрузку;
- механический момент сопротивления электрической нагрузки генератора постоянен, что позволяет подобрать параметры ветроколеса таким образом, чтобы ветроэнергетическая установка работала в номинальном режиме при скорости ветра, равной среднегодовой скорости ветра, характерной для данной местности;
- исключаются потери мощности на искровом промежутке разрядника, потери мощности при однополупериодном выпрямлении и потери мощности на стабилитроне (потери мощности на оптроне определяются только излучением и поглощением светового потока), что повышает эффективность преобразования механической энергии ветра в электрическую энергию всей установки по сравнению с рассматриваемым аналогом.
1. Способ преобразования энергии ветра в электрическую энергию, заключающийся в том, что механическую энергию ветроколеса сначала преобразуют в электрическую энергию с помощью генератора электрической энергии, а затем с помощью фотоэлектрического устройства гальванической развязки передают на инвертор для заряда аккумуляторной батареи и преобразования в переменный электрический ток.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фотоэлектрического устройства гальванической развязки используют оптрон.
