[发明专利]双风轮风能捕获及发条储能结构的地铁隧道风力发电装置

说明书

本发明公开了一种双风轮风能捕获及发条储能结构的地铁隧道风力发电装置，该装置包括交错串联的双风轮风力机、降速齿轮箱、发条储能箱、机械能缓释装置、永磁发电机、直流变换器、直流母线。所述交错串联的双风轮风力机实现双风轮风能捕获，增大了风能利用率与输出转矩；所述降速齿轮箱将风力机高转速转变为低转速大扭矩输出，利于发条储能；所述发条储能箱将捕获的风能储存为机械能；所述永磁发电机实现机械能至电能转换，直流变换器实现将交流电转换为直流电输出至直流母线；本发明可实现隧道风能捕获、机械储能、发电功能，具有安全、风能利用率高等优点，填补了隧道风能经机械储能与再生发电的技术空白。

技术领域

本发明属于隧道风力发电技术领域，尤其涉及一种双风轮风能捕获及发条储能结构的地铁隧道风力发电装置。

背景技术

随着化石能源逐渐耗尽、环境污染等问题日益突出。以风力发电为代表的新能源发电技术逐渐成为新能源利用领域的主要组成部分。风能发电技术领域主要集中于海上风力发电和陆地风力发电，其风力发电系统及风力发电技术比较完善。随着城市轨道交通的不断发展，隧道风力的利用逐渐成为新的研究点。现有的隧道风力发电系统主要采用风力机驱动发电机发电运行，然后通过变流器将电能储存到蓄电池当中，最终实现隧道风能的利用和开发。但是，以蓄电池进行储能的隧道风能系统存在着输出功率波动大、易燃、易爆等缺点，不利于地铁轨道交通系统的安全运营。尤其是蓄电池的存在对地铁防火安全埋下了极大的安全隐患。由于空间限制，现有的地下隧道风力机设计对地铁隧道风能利用率较低并且不能够满足地铁隧道空间限制的需求，极易导致发电系统侵限事故，影响地铁的安全运营。因此，基于地铁隧道的风力发电系统急需进行相关革新。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中风能利用率较低、蓄电池产生环境污染等问题，本方发明提供一种双风轮风能捕获及发条储能结构的地铁隧道风力发电装置。

技术方案：本发明提供一种双风轮风能捕获及发条储能结构的地铁隧道风力发电装置，该装置包括:双风轮风力机、降速齿轮箱、发条储能箱、机械能缓释装置、永磁发电机、直流变换器、直流母线；所述双风轮风力机包括第一、二风轮、风力机轴、单相轴承；所述第一风轮或第二风轮均具有6个叶片；

所述第一风轮安装在风力机轴的顶端，所述风力机轴距离顶端2/3处设有凹槽，所述单相轴承内部设有与该凹槽相齿合的凸起，第二风轮通过单相轴承与风力机轴连接；且第一风轮的第i个叶片与第二风轮第i叶片之间夹角为30°；i＝1,2,…,6；第一风轮中的桨叶角度为45，第二风轮中的桨叶角度范围为0至45°；所述风力机轴的底端与降速齿轮箱的输入轴固定连接，且降速齿轮箱的输入轴的直径等于风力机轴的直径；所述降速齿轮箱的输出轴与发条储能箱的输入轴固定连接，且降速齿轮箱的输出轴的直径大于风力机轴的直径；发条储能箱的输出轴与机械能缓释装置的输入轴固定连接；机械能缓释装置的输出轴与永磁发电机的输入轴固定连接；永磁发电机将机械能转换为电能，并将转换的电能传送至直流变换器，所述直流变换器对收到的电能进行不可控整流与升压后传送至直流母线。

进一步的，该风力发电装置还包括控制器，该控制器采用TMS320F28335控制芯片，该控制芯片与直流变换器连接，控制直流变换器的升压。

进一步的，该风力发电装置，还包括第一、二保护网，保护壳；第一保护网为圆筒结构，所述双风轮风力机置于该第一保护网内，该第一保护网包括筒壁和筒底，筒底设有与风力机轴直径相同的圆孔，风力机轴通过该圆孔与降速齿轮箱的输入轴固定连接；所述保护壳为只有筒壁的圆筒结构，与第一保护网的直径相同且与第一保护网的筒底连接，齿轮箱、发条储能箱、机械能缓释装置、永磁发电机、直流变换器、控制器均置于保护壳内；保护壳的底部安装圆形第二保护网，且第二保护网的直径与保护壳的直径相同；所述第二保护网和第一保护网表面均为孔状结构。