[发明专利]小型风力发电系统

说明书

【技术领域】

本发明是有关一种发电系统，特别是一种小型风力发电系统。

【背景技术】

已知技术的小型风力发电系统包含有：风力机、发电机与电力转换装置。风力机用以撷取风能产生动力。一般依叶片安装方式，可区分为叶片旋转轴与地面平行的水平型风力机，以及叶片旋转轴与地面垂直的垂直型风力机。水平型风力机虽有较佳的风能利用率，但水平型风力机须设计有风机转向机构，以撷取不同方向的风能，因此机构复杂，需较大空间，且运转噪音大。垂直型风力机运转噪音小，无需转向机构，即可撷取各方向风能，适于空间受限的都会区域风力发电应用。

然而，已知技术不论于水平或垂直型风力机制作安装，风力机叶片骨架均采用固定式结构，即使是小型风力发电系统亦然，以致风力机的搬运组装麻烦。又，一般组立安装风力发电机系统时，风力机须于空间较高处撷取风能，因此建造的系统支架须具相当高度，而且其须承受系统风力，因此系统支架均采固定结构方式搭建。如此不但使风力发电系统拆装移动困难，维修亦不方便，限制了风力发电系统的应用。

另一方面，观察已知技术的风力发电系统中的风力机与发电机组立方式亦可发现，传统技术应用增速机构连接风力机与发电机，或利用风力机直接驱动低转速发电机，风力发电系统中的风力机与发电机，被视为系统中的两个独立单元。传统观念于风力发电系统的安装，须先设立支架固定好发电机，再安装风力机，支架须承受发电机重量与风力机撷取的风能动力，支架须建造地相当牢固。此种观念限制了传统风力发电系统架构型式，风力发电系统因而变得笨重，其形式与安装很难与家居建筑相结合。

又，已知技术的高阶风力发电系统采用可变速度控制，以充分撷取不同风速下的最高风能。可变速度控制的风力发电系统采用永磁发电机，其电力转换装置使用整流电路再加升压电路。整流电路将永磁发电机产生的交流电力整流成直流，而升压电路可调节转换电力，以控制发电机运转转速，并将电能进行转换与储存。然而，观察已知技术的电能转换装置可发现，转换电力须经整流与升压两阶段转换，转换效率因而变差，减低了风力发电系统效能。

【发明内容】

本发明提供一种小型风力发电系统包含多个反向旋转的风力机，以降低系统承受的应力，便于系统以吊挂方式安装。较佳者，本发明的风力机的叶片骨架具有可折迭的特性，使风力机叶片易于张开、闭合及折迭收藏。较佳者，本发明的发电系统更包含内嵌于风力机的中空转轴中的双转子磁场永磁发电机，其使风力机与发电机结为一体。当风力机叶片受力时，可直接带动发电机转子旋转产生电力。此外，在电能转换电路方面，本发明提出的单级整流升压转换电路以及单级整流升降压转换电路可在单级的电能转换过程中，完成电力的整流与升压或升、降压转换功能，大大地提升发电系统的电能转换效率。

本发明一实施例的小型风力发电系统包含至少一风力机、至少一发电机、至少一绳索或刚性材料以及一电能转换装置。风力机用以接受风力而产生旋转的动力。发电机与风力机连接，用以利用风力机所产生的动力驱动发电机的转子以产生一交流电力。绳索或刚性材料的一端连接于一支架或一固定端，另一端连接发电机的定子，以吊挂安装小型风力发电系统。电能转换装置与发电机电性连接，用以转换发电机所产生的交流电力成一直流电力并加以储存。

本发明具有下列的功效：

1.风力机叶片骨架具可折迭功能，叶片可张开、闭合，提供风力发电系统组装、收藏、搬运的方便性。

2.设计内嵌于风力机中空转轴的双转子磁场发电机，整合风力机与发电机于一体，除节省系统机构空间外，亦提供系统组装的方便性。

3.风力发电机系统采吊挂方式组立，当吊挂多部风力机运转时，各风力机撷取的风能作用力可于系统吊挂机构上相互抵消，可减低系统承受应力，且方便系统的拆卸与安装。

4.单级整流升压转换电路，将电能的整流与升压两级的转换，于单级转换中完成，提升风力发电系统电能转换效率。

5.单级整流升降压转换电路，将电能的整流与升压两级的转换，于单级转换中完成，可提升系统电能转换效率，而其升降压功能更提升风力发电系统电力输出的方便性。

以下通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

【附图说明】

图1为一示意图，显示本发明一实施例的小型风力发电系统。

图2为一俯视图，显示本发明一实施例的可折迭式风力机骨架的风力机。

图3为一剖面图，显示本发明一实施例的可折迭式风力机骨架的叶片张开形式。