專利名稱：一種風(fēng)向跟蹤風(fēng)力發(fā)電模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種風(fēng)向跟蹤風(fēng)力發(fā)電模擬裝置。
背景技術(shù)：
如今的社會(huì)已經(jīng)是電氣化時(shí)代，電力對(duì)于我們現(xiàn)在的生活來說，已經(jīng)到了不可缺
少的地步，就日常生活來說，電磁爐、電燒壺、電飯鍋、電冰箱......，以及人們?nèi)粘ｏ嬘玫?
自來水，如果沒有電，一切與電有關(guān)的設(shè)備都將無法運(yùn)轉(zhuǎn)。由于傳統(tǒng)能源的枯竭和人們對(duì)環(huán) 境保護(hù)的重視，電力系統(tǒng)正面臨著巨大變革，分布式發(fā)電將成為未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。 太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、核能以及生物質(zhì)能等存在于自然界中的能源被稱作“可再生 能源”，由于這些能源對(duì)環(huán)境危害較少，因此又叫做“綠色能源”。開發(fā)綠色能源是解決能源 危機(jī)的重要途徑。其中，風(fēng)力發(fā)電以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為是技術(shù)含量高、最有發(fā)展前途 的技術(shù)之一。風(fēng)力發(fā)電模擬裝置是基于目前大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的原理制作的適用于教學(xué)的試 驗(yàn)裝置，然而如何模擬得到自然風(fēng)，使得試驗(yàn)裝置能夠根據(jù)風(fēng)向變化及時(shí)調(diào)整，以期得到最 大的發(fā)電效率，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的定性和設(shè)計(jì)無法提供科學(xué)的試驗(yàn)測(cè)試手段，很難生產(chǎn)出高質(zhì) 量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與國外的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造廠商競(jìng)爭(zhēng)，目前還沒有實(shí)際模擬風(fēng)輪輸出特 性的設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)裝置，本發(fā)明彌補(bǔ)了風(fēng)力發(fā)電模擬裝置的空白，提出了一種帶有 風(fēng)向跟蹤裝置的風(fēng)力發(fā)電模擬裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種風(fēng)向跟蹤風(fēng)力發(fā)電模擬裝置，可以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺少用 于試驗(yàn)教學(xué)的風(fēng)力發(fā)電試驗(yàn)裝置的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種風(fēng)向跟蹤風(fēng)力發(fā)電模擬裝置，包括由控制系統(tǒng)控制的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)源系 統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括一個(gè)固定立柱，立柱上面設(shè)有可繞所述立柱旋轉(zhuǎn)的橫梁，所述橫 梁上設(shè)有由葉輪和發(fā)電機(jī)組成的發(fā)電機(jī)組；所述風(fēng)源系統(tǒng)包括風(fēng)車和風(fēng)機(jī)，風(fēng)車帶動(dòng)風(fēng)機(jī) 繞所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)。為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)車?yán)@所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，還具有 以下技術(shù)特征所述風(fēng)車通過連桿連接立柱，所述連桿一端與所述風(fēng)車固定，另一端通過套 環(huán)套裝在所述的立柱上，在所述套環(huán)內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸承。進(jìn)一步地，為了使得風(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)更接近自然風(fēng)，將風(fēng)機(jī)吹出的旋轉(zhuǎn)風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?近自然風(fēng)的直風(fēng)，在所述風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口上安裝有導(dǎo)風(fēng)板，所述導(dǎo)風(fēng)板的左右兩側(cè)為喇叭口 狀側(cè)板，中間為豎直平行排列的隔板。在風(fēng)車帶動(dòng)風(fēng)機(jī)繞所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的過程中，風(fēng)機(jī)和電機(jī)上的電線會(huì)在連 桿以及立柱上發(fā)生纏繞現(xiàn)象，會(huì)影響風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)，為避免上述現(xiàn)象，在所述立柱上設(shè)置有限位器，所述限位器限制所述連桿繞所述立柱旋轉(zhuǎn)的角度在0° 330°之間。在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，還具有以下技術(shù)特征所述風(fēng)車包括一個(gè)支架，所述 支架上部設(shè)有風(fēng)機(jī)，下部為底座，底座上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪，以及驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪和從 動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)風(fēng)車行走，進(jìn)而改變風(fēng)向的電機(jī)。進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)輪包括一個(gè)，設(shè)置在所述底座底部的一側(cè)；所述從動(dòng)輪包括兩 個(gè)，設(shè)置在所述底座底部的另外一側(cè)。進(jìn)一步地，為增強(qiáng)風(fēng)車和立柱之間的連接，防止風(fēng)車支架在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中左右搖 晃，所述支架和立柱之間還設(shè)有支撐桿，所述支撐桿一端連接所述支架的上端，另一端連接 所述連桿安裝套環(huán)的一端，所述連桿通過套環(huán)套裝在立柱的下端。為了使得風(fēng)源系統(tǒng)吹出的風(fēng)得到最大效率的利用，需要對(duì)橫梁上的葉輪進(jìn)行風(fēng)向 跟蹤，因此在所述橫梁的一端設(shè)置有風(fēng)向標(biāo)，風(fēng)向標(biāo)連接編碼器，通過編碼器輸出檢測(cè)信號(hào) 至所述的控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)根據(jù)編碼器輸出的檢測(cè)信號(hào)判斷風(fēng)源方向，進(jìn)而輸出控 制指令至安裝于橫梁上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，進(jìn)而通過所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)橫梁跟隨風(fēng)源轉(zhuǎn)動(dòng)。 為了實(shí)現(xiàn)橫梁繞所述立柱的旋轉(zhuǎn)，在所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上安裝有小齒輪，所 述立柱上固定安裝有大齒輪，所述小齒輪和大齒輪相嚙合，控制系統(tǒng)給出控制系統(tǒng)信號(hào)，驅(qū) 動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)小齒輪繞大齒輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)所在的橫梁繞所述立柱旋轉(zhuǎn)。橫梁旋轉(zhuǎn)過程中由于慣性的緣故，在風(fēng)源系統(tǒng)停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，橫梁會(huì)越過當(dāng)前的限 位值位置，在所述橫梁底面上設(shè)有液壓剎車系統(tǒng)，包括液壓缸和由其控制的抱緊器；在所述 立柱上設(shè)有對(duì)橫梁旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)的限位開關(guān)，所述限位開關(guān)輸出檢測(cè)信號(hào)到所述的控 制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)在檢測(cè)到橫梁到達(dá)限位值時(shí)輸出控制系統(tǒng)信號(hào)至液壓缸，通過液壓缸驅(qū) 動(dòng)抱緊器抱緊立柱。進(jìn)一步地，在所述橫梁上還設(shè)有風(fēng)速風(fēng)向儀，能實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向并顯示在控制臺(tái)上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本發(fā)明所述的風(fēng)力發(fā)電模擬裝置主要是通過實(shí)驗(yàn)室裝置來研究風(fēng)力發(fā)電的原理 組成，運(yùn)行過程和如何更高效率地提高發(fā)電的效率，因而引入了風(fēng)向跟蹤裝置。它可以實(shí)時(shí) 檢測(cè)風(fēng)吹來的方向，并根據(jù)現(xiàn)有的風(fēng)向自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電葉片迎風(fēng)面的方向，使之始終朝著風(fēng) 吹來的方向，最大限度地將現(xiàn)有風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。填補(bǔ)了市場(chǎng)的空白，1、采用風(fēng)車帶動(dòng)風(fēng)機(jī)繞立柱旋轉(zhuǎn)的方式，節(jié)約了空間，而且能夠更精確的模擬實(shí) 際風(fēng)力發(fā)電模擬裝置；對(duì)應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)跟隨風(fēng)源系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，最大效率的將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為 電能。2.嵌入了風(fēng)速風(fēng)向儀，能實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向并顯示在控制臺(tái)上，直觀、形象；3.采用了變頻器啟動(dòng)變成柔性啟動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)及系統(tǒng)無沖擊，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽 命，節(jié)約維修費(fèi)用和減少維修量；實(shí)現(xiàn)了無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍寬，特性曲線好，控制精度高， 節(jié)能效果好；4.能實(shí)時(shí)跟蹤風(fēng)向，能最大限度地利用資源，具有生產(chǎn)意義；5.具有剎車功能，可防止動(dòng)作過限，速度過快；系統(tǒng)采用比較流行的液壓剎車系 統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行剎車控制，使之更接近工業(yè)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)。采用液壓油泵作為剎車驅(qū)動(dòng)器，液 壓油缸作為剎車執(zhí)行器，具有噪音小，效果佳，成本低的特點(diǎn)，同時(shí)還能讓學(xué)生學(xué)習(xí)液壓傳動(dòng)的原理、組成及在實(shí)際應(yīng)用中的實(shí)現(xiàn)方式。系統(tǒng)配有自動(dòng)剎車和手動(dòng)剎車兩種模式，便于 學(xué)生進(jìn)階學(xué)習(xí)，同時(shí)也豐富了實(shí)訓(xùn)內(nèi)容；6.性價(jià)比高，特別適合戶用系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用380V交流電機(jī)，效率高，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，易于控制。PLC主機(jī)選用德國 西門子S7-314C-2DP能夠完成較為復(fù)雜的控制要求，并有模擬量輸入輸出功能。特別地， PLC的I/O 口在面板上都有對(duì)應(yīng)的插線端子，方便靈活組合應(yīng)用，進(jìn)行第二次開發(fā)。7、風(fēng)力發(fā)電機(jī)整機(jī)配置優(yōu)良，性能可靠，堅(jiān)固耐用，美觀大方。


圖1是本發(fā)明所述的風(fēng)向跟蹤風(fēng)力發(fā)電模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是整個(gè)控制系統(tǒng)的組成示意圖；圖中的符號(hào)及其說明10、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；11、立柱；12、橫梁；13、葉輪；13_1、風(fēng)速風(fēng)向儀；14、發(fā)電機(jī)； 15、風(fēng)向標(biāo)；16、編碼器；17、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；18、小齒輪；19、大齒輪；20、風(fēng)源系統(tǒng)；21、風(fēng)機(jī)；22、風(fēng)車；23、導(dǎo)風(fēng)板；23_1、側(cè)板；23_2、隔板；24、風(fēng)車支 架；25、底座；26、電機(jī)；27、驅(qū)動(dòng)輪；28、從動(dòng)輪；30、連桿；31、支撐桿；32、套環(huán)；33、旋轉(zhuǎn)軸承；34、限位器；40、液壓剎車系統(tǒng)；41、液壓缸；42、抱緊器；43、限位開關(guān)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1所示，一種風(fēng)向跟蹤風(fēng)力發(fā)電模擬裝置，包括由控制系統(tǒng)(圖上未示出)控 制的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)10和風(fēng)源系統(tǒng)20，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)10包括一個(gè)固定立柱11，立柱11上面 設(shè)有可繞所述立柱11旋轉(zhuǎn)的橫梁12，所述橫梁12 —端設(shè)有葉輪13，橫梁12中部設(shè)有發(fā)電 機(jī)14，葉輪13和發(fā)電機(jī)14組成發(fā)電機(jī)組；風(fēng)源系統(tǒng)20包括風(fēng)機(jī)21和風(fēng)車22，風(fēng)車22帶動(dòng)風(fēng)機(jī)21繞所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)10旋轉(zhuǎn)。上述風(fēng)源系統(tǒng)20繞風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)10旋轉(zhuǎn)，形成一種用于試驗(yàn)教學(xué)的風(fēng)力發(fā)電試
驗(yàn)裝置。具體連接關(guān)系如下所述風(fēng)車22包括一個(gè)支架23，所述支架23上部安裝固定所 述風(fēng)機(jī)21，支架23下部為底座25，底座25上設(shè)置有電機(jī)26，底座25底部的一側(cè)設(shè)有一個(gè) 驅(qū)動(dòng)輪27，所述底座底部的另外一側(cè)設(shè)置兩個(gè)從動(dòng)輪28，電機(jī)26驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪27和從 動(dòng)輪28旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)風(fēng)車22行走，進(jìn)而帶動(dòng)風(fēng)機(jī)21旋轉(zhuǎn)，從而改變風(fēng)向。為了吹出較為接近的自然風(fēng)，更好的模擬實(shí)際的風(fēng)力發(fā)電裝置，在所述風(fēng)機(jī)21的 出風(fēng)口上安裝有導(dǎo)風(fēng)板23，所述導(dǎo)風(fēng)板23的左右兩側(cè)為喇叭口狀側(cè)板23-1，中間為豎直平 行排列的隔板23-2，從而使得風(fēng)機(jī)21吹出的旋轉(zhuǎn)風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹憋L(fēng)，以更為接近自然風(fēng)。風(fēng)車22通過連桿30連接立柱11，連桿30 —端與所述風(fēng)車支架24的底座25固 定，另一端通過套環(huán)32套裝在所述的立柱11的底端，在所述套環(huán)32內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸承33。 為增強(qiáng)風(fēng)車22和立柱11之間的連接，防止風(fēng)車支架24在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中左右搖晃，所述支架24和立柱11之間還設(shè)有支撐桿31，所述支撐桿31 —端連接所述支架的上端，另一端連 接所述連桿30安裝套環(huán)32的一端。在所述立柱11的底座上設(shè)置有限位器34，所述限位器34包括兩個(gè)限位開關(guān)，在 風(fēng)車22的旋轉(zhuǎn)過程中，限位器感應(yīng)連桿30旋轉(zhuǎn)的角度位置，輸出感應(yīng)信號(hào)到控制系統(tǒng)，控 制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)信號(hào)輸出指令來控制風(fēng)車22中的電機(jī)26的運(yùn)轉(zhuǎn)，限位器34限制所述連桿 30繞所述立柱11旋轉(zhuǎn)的角度在0° 330°之間，防止在360°旋轉(zhuǎn)過程中發(fā)生電線纏繞 的現(xiàn)象。在所述橫梁12上設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)17，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)17的輸出軸朝下，并安裝有小齒 輪18，所述立柱11上固定安裝有大齒輪19，所述小齒輪18和大齒輪19相嚙合；在所述橫 梁12的一端設(shè)置有風(fēng)向標(biāo)15，風(fēng)向標(biāo)15連接編碼器16，通過編碼器16輸出檢測(cè)信號(hào)至所 述的控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)根據(jù)編碼器16輸出的檢測(cè)信號(hào)判斷風(fēng)源方向，進(jìn)而輸出控制 指令至安裝于橫梁12上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)17，進(jìn)而通過所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)17帶動(dòng)橫梁12跟隨風(fēng)源轉(zhuǎn) 動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)給出控制系統(tǒng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)17旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)小齒輪18繞大齒輪19旋轉(zhuǎn)，從而 帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)17所在的橫梁12繞所述立柱11旋轉(zhuǎn)。在所述橫梁12底面上設(shè)有液壓剎車系統(tǒng)40，包括液壓缸41和由其控制的抱緊器 42 ；在所述立柱11上設(shè)有對(duì)橫梁12旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)的限位開關(guān)43，所述限位開關(guān)43輸 出檢測(cè)信號(hào)到所述的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)在檢測(cè)到橫梁到達(dá)限位值時(shí)輸出控制系統(tǒng)信號(hào)至 液壓缸41，通過液壓缸41驅(qū)動(dòng)抱緊器42抱緊立柱11。在所述橫梁12上還設(shè)有風(fēng)速風(fēng)向儀13-1，能實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向并顯示在控制臺(tái)上。具體控制原理如下本系統(tǒng)中利用西門子S7-314C-D2P作為控制核心，它帶有A/D、D/A模塊，具有模擬 量輸入/輸出功能。利用模擬量作為變頻器的輸入信號(hào)來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，可改變風(fēng)的方向， 風(fēng)的大小和發(fā)電機(jī)葉片的朝向。風(fēng)向標(biāo)和一光電編碼器同軸相連，可實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)的方向，并 傳輸?shù)絇LC中，經(jīng)PLC運(yùn)算，確定隨動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向和速度。實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)向的跟蹤。系統(tǒng)中嵌入了風(fēng)速風(fēng)向儀，可精確測(cè)量當(dāng)前的風(fēng)速方向，并顯示在儀表盤上。系統(tǒng)組成本系統(tǒng)分為控制桌和被控對(duì)象兩部分組成。信息的處理、控制信號(hào)的發(fā)出、控制參 數(shù)的變更全部由控制桌部分完成，系統(tǒng)各個(gè)動(dòng)作的完成、信息的采集由被控對(duì)象完成。組成 示意圖如圖2所示?？刂谱乐饕蒔LC、變頻器(3個(gè))、風(fēng)速風(fēng)向儀、電壓表、組成。風(fēng)速風(fēng)向儀風(fēng)速風(fēng)向儀用于測(cè)量瞬時(shí)風(fēng)速風(fēng)向和平均風(fēng)速風(fēng)向，具有顯示、自動(dòng)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、 超限報(bào)警和數(shù)據(jù)通訊等功能。PH風(fēng)速風(fēng)向儀由WC-I風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器、PH氣象數(shù) 據(jù)采集儀、PH計(jì)算機(jī)氣象軟件三部分組成。WC-I風(fēng)杯采用碳纖維材料，強(qiáng)度高，起動(dòng)好，符 合國家氣象計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)；PH氣象數(shù)據(jù)采集儀采集并記錄風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量數(shù)據(jù)，采用漢字液晶數(shù) 據(jù)顯示，人機(jī)界面友好，具有設(shè)定參數(shù)掉電保護(hù)和風(fēng)速風(fēng)向歷史數(shù)據(jù)掉電保護(hù)功能，可靠性 高。PH氣象數(shù)據(jù)采集儀與計(jì)算機(jī)之間的通訊方式有有線和GPRS無線通訊2種方式，采用 GPRS無線通訊方式可選用PH1000 GPRS無線數(shù)據(jù)通訊終端。該風(fēng)速風(fēng)向儀具有技術(shù)先進(jìn)，測(cè)量精度高，數(shù)據(jù)容量大，遙測(cè)距離遠(yuǎn)，人機(jī)界面友好，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于氣象、海 洋、環(huán)境、機(jī)場(chǎng)、港口、工農(nóng)業(yè)及交通等領(lǐng)域。風(fēng)速傳感器的感應(yīng)元件是三杯風(fēng)組件，由三個(gè)碳纖維風(fēng)杯和杯架組成。轉(zhuǎn)換器為 多齒轉(zhuǎn)杯和狹縫光耦。當(dāng)風(fēng)杯受水平風(fēng)力作用而旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過軸轉(zhuǎn)杯在狹縫光耦中的轉(zhuǎn)動(dòng)， 輸出頻率的信號(hào)。風(fēng)向傳感器的變換器為碼盤和光電組件。當(dāng)風(fēng)標(biāo)隨風(fēng)向變化而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過軸帶 動(dòng)碼盤在光電組件縫隙中的轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生的光電信號(hào)對(duì)應(yīng)當(dāng)時(shí)風(fēng)向的格雷碼輸出。傳感器的 變換器可采用精密導(dǎo)電塑料電位器，從而在電位器活動(dòng)端產(chǎn)生變化的電壓信號(hào)輸出。西門子S7-314C-2DP PLCS7-300是模塊式中小型PLC，在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用，具有多種通信方式，可以靈 活的組成MPI、PR0FIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)等。
S7-300的CPU模塊(簡(jiǎn)稱為CPU)都有一個(gè)編程用的RS-485接口，有的有 PR0FIBUS-DP接口或PtP串行通信接口，可以建立一個(gè)MPI (多點(diǎn)接口 )網(wǎng)絡(luò)或DP網(wǎng)絡(luò)。S7-300的基本構(gòu)造與組成1.電源模塊2.后備電池3.24VDC連接器4.模式開關(guān)5.狀態(tài)和故障指示 燈6.存儲(chǔ)器卡(CPU 313以上)7. MPI多點(diǎn)接口 8.前連接器9.前蓋300系列PLC的功能最強(qiáng)的CPU的RAM為512KB，最大8192個(gè)存儲(chǔ)器位，512個(gè)定 時(shí)器和512個(gè)計(jì)數(shù)器，數(shù)字量最大65536，模擬量通道最大為4096。有350多條指令。計(jì)數(shù) 器的計(jì)數(shù)范圍為1 999，定時(shí)器的定時(shí)范圍為IOms 9990s。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中選用的CPU型號(hào)是314C-2DP，帶MPI和PR0FIBUS接口，可以靈活的 組成MPI網(wǎng)絡(luò)或者I3ROFIBUS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。被控對(duì)象主要由風(fēng)機(jī)、風(fēng)車與隨動(dòng)系統(tǒng)組成。風(fēng)機(jī)主要部分為JGF低噪音風(fēng)機(jī)，采用220V供電，通過變頻器調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速，額定 轉(zhuǎn)速為1420r. p. m,風(fēng)量為5300m7m。風(fēng)車主要由底部裝有可改變風(fēng)向的電機(jī)以及支持風(fēng)機(jī)的支架，電機(jī)驅(qū)動(dòng)3個(gè)萬向 輪帶動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，可自由改變風(fēng)的風(fēng)向。隨動(dòng)系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng)上裝有發(fā)電機(jī)組、隨動(dòng)電機(jī)、風(fēng)速風(fēng)向標(biāo)、液壓剎車系統(tǒng)、限位 保護(hù)系統(tǒng)等組成。發(fā)電機(jī)組主要由迎風(fēng)葉片和發(fā)電機(jī)組成，風(fēng)吹動(dòng)葉片帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。隨動(dòng)系統(tǒng) 由隨動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，來跟蹤風(fēng)向的變化，隨動(dòng)電機(jī)為200V帶減速箱電機(jī)，由變頻器調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn) 速。風(fēng)速風(fēng)向表用來采集信息，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳到風(fēng)速風(fēng)向儀中和PLC中。液壓剎車系 統(tǒng)主要由油箱、液壓泵、電磁閥、油管和油缸組成。限位保護(hù)系統(tǒng)由四個(gè)電磁限位開關(guān)組成， 防止風(fēng)車和隨動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作過限。系統(tǒng)原理本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)向跟蹤、液壓剎車，涵蓋了 PLC控制、變頻控制、PLC 與變頻器通信、A/D、D/A轉(zhuǎn)換、液壓傳動(dòng)技術(shù)、PLC在液壓傳動(dòng)中的應(yīng)用等技術(shù)，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容豐
ffi ο我們把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，這就是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置，稱作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，大體上可分風(fēng)輪(包括尾舵)、發(fā)電機(jī)和鐵塔三部分。風(fēng)輪是把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的重要部件，它由兩只(或更多只)螺旋槳形的 葉輪組成。當(dāng)風(fēng)吹向漿葉時(shí)，槳葉上產(chǎn)生氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。槳葉的材料要求強(qiáng)度高、重 量輕，目前多用玻璃鋼或其它復(fù)合材料(如碳纖維)來制造。在風(fēng)向上裝有同軸的光電編碼器，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)風(fēng)向并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送到PLC 中，PLC根據(jù)風(fēng)向確定隨動(dòng)系統(tǒng)的移動(dòng)方向和速度，以使發(fā)電機(jī)葉片的迎風(fēng)面正對(duì)風(fēng)車，最 大限度地利用風(fēng)能。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任 何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等 效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所 作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種風(fēng)向跟蹤風(fēng)力發(fā)電模擬裝置，其特征在于包括由控制系統(tǒng)控制的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)源系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括一個(gè)固定立柱，立柱上面設(shè)有可繞所述立柱旋轉(zhuǎn)的橫梁，所述橫梁上設(shè)有由葉輪和發(fā)電機(jī)組成的發(fā)電機(jī)組；所述風(fēng)源系統(tǒng)包括風(fēng)車和風(fēng)機(jī)，風(fēng)車帶動(dòng)風(fēng)機(jī)繞所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電模擬裝置，其特征在于所述風(fēng)車通過連桿連接立 柱，所述連桿一端與所述風(fēng)車固定，另一端通過套環(huán)套裝在所述的立柱上，在所述套環(huán)內(nèi)設(shè) 有旋轉(zhuǎn)軸承。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電模擬裝置，其特征在于在所述風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口上安 裝有導(dǎo)風(fēng)板，所述導(dǎo)風(fēng)板的左右兩側(cè)為喇叭口狀側(cè)板，中間為豎直平行排列的隔板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電模擬裝置，其特征在于在所述立柱上設(shè)置有限位 器，所述限位器限制所述連桿繞所述立柱旋轉(zhuǎn)的角度在0° 330°之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電模擬裝置，其特征在于所述風(fēng)車包 括一個(gè)支架，所述支架上部設(shè)有風(fēng)機(jī)，下部為底座，底座上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪，以及驅(qū) 動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)風(fēng)車行走，進(jìn)而改變風(fēng)向的電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)力發(fā)電模擬裝置，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)輪包括一個(gè)，設(shè)置 在所述底座底部的一側(cè)；所述從動(dòng)輪包括兩個(gè)，設(shè)置在所述底座底部的另外一側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)力發(fā)電模擬裝置，其特征在于所述支架和立柱之間還設(shè) 有支撐桿，所述支撐桿一端連接所述支架的上端，另一端連接所述連桿安裝套環(huán)的一端，所 述連桿通過套環(huán)套裝在立柱的下端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電模擬裝置，其特征在于在所述橫梁 的一端設(shè)置有風(fēng)向標(biāo)，風(fēng)向標(biāo)連接編碼器，通過編碼器輸出檢測(cè)信號(hào)至所述的控制系統(tǒng)；所 述控制系統(tǒng)根據(jù)編碼器輸出的檢測(cè)信號(hào)判斷風(fēng)源方向，進(jìn)而輸出控制指令至安裝于橫梁上 的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，進(jìn)而通過所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)橫梁跟隨風(fēng)源轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)力發(fā)電模擬裝置，其特征在于在所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸 上安裝有小齒輪，所述立柱上固定安裝有大齒輪，所述小齒輪和大齒輪相嚙合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)力發(fā)電模擬裝置，其特征在于在所述橫梁底面上設(shè)有液 壓剎車系統(tǒng)，包括液壓缸和由其控制的抱緊器；在所述立柱上設(shè)有對(duì)橫梁旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢 測(cè)的限位開關(guān)，所述限位開關(guān)輸出檢測(cè)信號(hào)到所述的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)在檢測(cè)到橫梁到 達(dá)限位值時(shí)輸出控制系統(tǒng)信號(hào)至液壓缸，通過液壓缸驅(qū)動(dòng)抱緊器抱緊立柱。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種風(fēng)向跟蹤風(fēng)力發(fā)電模擬裝置，可以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺少用于試驗(yàn)教學(xué)的風(fēng)力發(fā)電試驗(yàn)裝置的問題。技術(shù)方案是一種風(fēng)向跟蹤風(fēng)力發(fā)電模擬裝置，包括由控制系統(tǒng)控制的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)源系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括一個(gè)固定立柱，立柱上面設(shè)有可繞所述立柱旋轉(zhuǎn)的橫梁，所述橫梁上設(shè)有由葉輪和發(fā)電機(jī)組成的發(fā)電機(jī)組；所述風(fēng)源系統(tǒng)包括風(fēng)車和風(fēng)機(jī)，風(fēng)車帶動(dòng)風(fēng)機(jī)繞所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)室裝置來模擬實(shí)際的風(fēng)力發(fā)電裝置，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)吹來的方向，并根據(jù)現(xiàn)有的風(fēng)向自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電葉片迎風(fēng)面的方向，使之始終朝著風(fēng)吹來的方向，最大限度地將現(xiàn)有風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，作為教學(xué)儀器使用，填補(bǔ)了市場(chǎng)的空白。
文檔編號(hào)F03D9/00GK101839220SQ201010145068
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者金元郁 申請(qǐng)人:金鋼