一种闭环能量转换系统的制作方法

本发明涉及新能源，具体地说，涉及一种闭环能量转换系统。

背景技术：

1、在低碳发展的大背景下，可再生能源的利用成为能源行业的焦点和主要的发展方向。风能是一种常见的、应用广泛的自然能源，开发潜力大，成本稳定可控，无二次污染。风力发电可减少煤、石油、天然气等化石能源的浪费，有助于改善空气质量，营造良好的自然和生态环境。近年来，风力发电技术有了一定的发展，但仍然相对滞后，风能利用率低。

2、我国的风力发电技术和应用场景，主要存在以下瓶颈：

3、(1)风力资源丰富，对陆地和海上风能的利用、风力发电技术的研究、相关风力电力设施的投资建设等较为重视，投入较大，但对于数量众多的交通工具运行时所蕴藏的巨大风能未能予以充分重视和合理利用。与其他常规风能相比，交通工具运行所产生的风能具有风速高、风切变较小、主导风向稳定、风速变化较小等优点，是极为优质的风力资源。

4、(2)风能具有极大的随机性，风向、风速等经常处于变化的状态之中，难以控制，风力发电机自身缺乏可控性，需进一步引入控制技术，提高控制水平和风力发电的质量，降低风力发电成本。

5、(3)风力发电所使用的风电机组风能利用率较低，一般仅为40％，最高约为60％。

6、针对现有技术的问题，本发明提供了一种闭环能量转换系统。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种闭环能量转换系统，所述系统包含：

2、能量转换模块，其用于将交通工具运行产生的风能转换为直流电；

3、能量储存模块，其用于对所述直流电进行储存，其中，所述能量储存模块具备至少两种储能模式；

4、检测及控制模块，其用于依据风速以及所述能量储存模块的剩余储存能力确定是否启动所述能量转换模块，并依据风速以及所述能量转换模块的输出电压确定所述能量储存模块的储能模式。

5、根据本发明的一个实施例，所述能量转换模块包含：

6、风轮，其用于将风能转换为自身转动的机械能，可根据风速、风向对风轮半径、风轮方向进行调整；

7、发电机，其用于在所述风轮带动下进行发电，将机械能转换为电能，输出交流电；

8、整流电路模块，其用于将所述发电机输出的所述交流电变换成直流电；

9、稳压电路模块，其用于在所述直流电或负载发生变化时进行稳压处理，保持输出电压不变。

10、根据本发明的一个实施例，所述风轮包含：

11、桨叶以及加固件，其中，所述桨叶为可组合结构，以最小尺寸的桨叶作为基体，通过多级外扩构件与所述基体形成尺寸可调的所述桨叶，所述加固件用于所述基体以及所述多级外扩构件的组装加固；

12、支架，其用于支撑所述桨叶，进入工作状态，选择用于工作的风轮并确定所述风轮半径后，所述支架由水平位置调整为竖直位置，使所述桨叶得以接收风能，并可根据风向对所述桨叶仰角进行实时调整；

13、基座，其与所述支架相连，可旋转，用于根据风向调整桨叶方向，以改变所述风轮方向；

14、锁定机构，其用于在休眠状态下锁定所述桨叶、所述支架、所述基座。

15、根据本发明的一个实施例，所述能量储存模块包含：

16、超级电容器，其用于在中转储能模式下作为储能中转站；

17、蓄电池，其用于对来自所述超级电容器或所述能量转换模块的能量进行存储；

18、外围电路模块，其用于控制所述超级电容器以及所述蓄电池的工作状态；

19、容纳装置，其用于所述超级电容器、所述蓄电池、所述外围电路模块的容纳、安装和固定。

20、根据本发明的一个实施例，所述能量储存模块包含：中转储能模式以及直接储能模式，其中：

21、在所述中转储能模式下，储能量小于预设阈值的所述超级电容器处于充电状态，接收所述能量转换模块的电能进行充电，储能量大于所述预设阈值的所述超级电容器处于放电状态，向所述蓄电池放电；

22、在直接储能模式下，通过所述能量转换模块直接向所述蓄电池充电。

23、根据本发明的一个实施例，所述检测及控制模块包含：

24、风速传感器，其用于对风速进行实时周期性检测；

25、电压检测与接口电路，其用于对发电机输出电压、所述能量储存模块电压进行实时周期性检测；

26、微处理器，其用于依据所述风速以及所述能量储存模块电压，确定是否生成风轮启动指令，并依据所述发电机输出电压，确定是否生成能量储存指令。

27、根据本发明的一个实施例，所述检测及控制模块包含：

28、风向传感器，其用于对风向进行实时周期性检测；

29、陀螺仪，其用于对风轮转速进行实时周期性检测；

30、模拟数字转换器，其由所述微处理器控制实现所述风速传感器、所述风向传感器以及所述陀螺仪的高速、有序采集，并对采集得到的信号进行模拟/数字转换，得到数字信号；

31、电源转换模块，其用于将外部电源提供的电压转换为供所述检测及控制模块工作所需的特定电压值；

32、晶振，其用于为所述微处理器的运行提供时钟节拍；

33、微处理器监控芯片，其用于监控所述微处理器的工作状态，在程序跑飞时重启硬件电路，确保所述检测及控制模块的稳定运行。

34、根据本发明的一个实施例，所述微处理器包含：

35、启动指令模块，其用于在风速大于阈值时，对所述能量储存模块的剩余储能能力进行计算，以确定是否生成所述风轮启动指令；

36、风轮参数模块，其用于在风轮启动前，基于风速以及剩余储能能力，确定选用的风轮数量、风轮位置以及风轮半径；在风轮启动后，基于风速确定风轮转速以及桨距角；在风轮启动后，基于风向确定风轮方向、仰角；

37、储存指令模块，其用于检测所述发电机输出电压在正常范围，则生成所述能量储存指令，对所述能量储存模块充电；

38、储能控制模块，其基于风速以及所述发电机输出电压，确定所述能量储存模块的储能模式，并对所述能量储存模块进行控制。

39、根据本发明的另一个方面，还提供了一种闭环能量转换方法，通过如上任一项所述的系统执行，所述方法包含以下步骤：

40、通过所述能量转换模块将交通工具运行产生的风能转换为直流电；

41、通过所述能量储存模块对所述直流电进行储存，其中，所述能量储存模块具备至少两种储能模式；

42、通过所述检测及控制模块依据风速以及所述能量储存模块的剩余储存能力确定是否启动所述能量转换模块，并依据风速以及所述能量转换模块的输出电压确定所述能量储存模块的储能模式。

43、根据本发明的另一个方面，还提供了一种存储介质，其包含用于执行如上所述的方法步骤的一系列指令。

44、本发明提供了一种闭环能量转换系统，用于运行中的交通工具等，获取风能并进行风力发电。通过建立闭环系统，在一定程度上实现了风力发电的自动化管理，整体上提高了风力发电系统的可靠性、发电质量和风能利用率，降低了发电成本。在常规的陆地和海上风能之外，将运行中的交通工具等所蕴藏的风能加以充分利用，极大地拓展了风能来源和风力发电的应用场景，不仅有利于能源结构调整，也将带来巨大的经济效益。

45、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。