[发明专利]一种电动风帆可控驱动发电机系统

说明书

本发明公开了一种电动风帆可控驱动发电机系统，该系统包括蓄电池、双向DC/DC变换模块、电机系统、风机、风帆、风帆检测模块、集成控制器和能量监测模块等。本发明将电机和风机叶轮集成在一起，设计了一种新型风电机组结构。本发明在不同风况下控制电机工作在电动/发电状态，实现电动风帆助航、转向和发电的功能。电机与风机叶轮集成的一体化结构不仅可以降低成本，而且节约风帆上的空间；同时通过控制系统实现整个系统驱动性能的优化。

技术领域

本发明涉及一种综合利用太阳能、风能的驱动/发电装置，尤其是一种电动风帆可控驱动发电机系统。

背景技术

随着能源紧缺和环境污染问题的日益严重，人们在各行各业中推行绿色环保的理念。在船舶航行方面，目前的小型船舶多设计为流线型结构，采用柴油机、电池堆等驱动，摒弃了传统船舶的风帆结构，忽视了船舶在航行过程中对风能的利用，造成了资源的浪费。目前世界各国在能源危机的压力下，借鉴传统风帆船相继研究并开发多功能风帆在现代船舶上的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对目前船舶上风帆对风能利用的不足，提供了一种电动风帆可控驱动发电机系统，使得电机在复杂的风况下能够自主工作在电动/发电状态，实现电动风帆的助航、转向和发电的功能。

为达到上述目的，本发明的构思是：

本发明一种电动风帆可控驱动发电机系统，将电机和风机叶轮集成在一起，在不同风况下控制电机工作在电动/发电状态，实现电动风帆助航、转向和发电的功能。电机和风机叶轮集成的一体化结构不仅可以降低成本，而且节约风帆上的空间；同时通过控制系统实现整个系统驱动性能的优化。这种对风能进行有效利用的可控驱动—发电机系统，无论对于船舶本身驱动及续航性能的优化，还是提高能量的利用效率，都具有重要的学术价值和应用价值。

根据上述构思，本发明采用下述技术方案：

一种电动风帆可控驱动发电机系统，包括蓄电池、双向DC/DC变换模块、电机系统、风机、风帆、风帆检测模块、集成控制器和能量监测模块，所述电机系统和风机组成风电机组，所述双向DC/DC变换模块分别与蓄电池以及风电机组连接，所述风帆两侧对称分布风电机组阵列，所述风帆检测模块与风帆以及集成控制器连接；所述集成控制器与风电机组、风帆检测模块以及能量监测模块连接；所述能量监测模块与蓄电池以及风电机组连接；其中，

所述蓄电池为整个系统提供电能，同时也储存电机系统转化的电能；

所述双向DC/DC变换模块用于对蓄电池的充放电电压进行升压、降压；

所述电机系统用于根据集成控制器发出的控制信号控制电机的运行，并根据能量监测模块反馈的过压、过流、短路信号，判断系统当前的运转状态和健康状态，并在系统异常或故障发生时及时硬件保护；

所述风机用于改变风帆帆面上的空气流速，并将进入的气流方向转变为轴向；

所述风帆的两侧对称分布风电机组阵列；

所述风帆检测模块用于检测风帆上风向、风速以及风帆与其轴心间的倾角信号；

所述集成控制器用于接收外界风速、风向、风帆倾角信号并控制电机工作在电动或发电状态，根据能量监测模块获取的蓄电池电压、剩余电量、逆变驱动模块的直流电压、直流电流的电气参数，控制电机系统当前的工作状态；

所述能量监测模块用于实时监测蓄电池电压、剩余电量、逆变驱动模块的直流电压、直流电流和逆变器散热器温度信号。