[发明专利]一种带有显示功能的可逆风力发电机及其控制方法

说明书

本发明公开了一种带有显示功能的可逆风力发电机及其控制方法，能够利用风能显示一些文字、图片、动画等信息，并在扇叶转速过小时将电机切换至电动机模式使其稳定显示，具有很好的应用价值。将需要显示的内容取模，取模后的数据通过无线传输的方式传至控制器中，在风力发电机的扇叶上安装的LED上控制其显示内容，当风力发电机的扇叶旋转并且达到一定速度时，安装在扇叶上的多个LED会在空中显示完整的图像或动画等信息。本发明根据扇叶当前的转速将电机设置为两种工作模式：(1)发电机模式；(2)电动机模式。显示控制方法由转速反馈控制和位置反馈控制共同调节显示参数，通过外界环境光强信息调节LED显示亮度，使其能够稳定且有效的显示。

技术领域

本发明属于LED灯光显示技术领域，尤其涉及一种利用视觉暂留效应，在风力发电机扇叶上实现旋转LED显示的系统及其控制方法。

背景技术

物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1~0.4秒左右的图像，这种现象被称为视觉暂留(POV)现象，是人眼具有的一种性质。目前，视觉暂留现象被广泛应用于LED灯光显示领域，得到了大量的应用。本设计将POV显示技术结合到风力发电机上，因风力发电机转速不确定以及不稳定等特点，会大大影响最终的显示效果，这些问题仍需要采取措施予以解决。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种带有显示功能的可逆风力发电机及其控制方法，

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种带有显示功能的可逆风力发电机系统包括有风力发电机组件，还包括有LED显示臂、图像取模工具、无线通信模块、转速及位置检测模块、光强检测模块、工作模式转换电路、蓄电池以及电源模块。

在风力发电机的扇叶上安装有大量成条状分布的LED显示灯，其数量为8的整数倍，每个LED为一个像素点并且能够同时显示不同光强的红绿蓝三种颜色，发电机的三条扇叶上安装的LED共同组成了LED显示臂。

一种带有显示功能的可逆风力发电机的控制方法，包括如下步骤。

图像取模工具对需要显示的内容进行采样，得到每帧图像信号数据，然后转换为极坐标，井将每帧图像分割成辐射状的很多个条状图像条信号，计算每个图像条角宽度，根据设定的转速计算每个图像条持续显示时间，并将图像条信号数据存储;无线通信模块将取模后的图像数据通过无线的方式发送到控制模块中。

根据视觉暂留时间计算旋转显示所需的最低转速N_min=600/x，x为风力发电机扇叶叶片的数量。按照其转速大小，将风力机的电机设置了两种工作模式：(1)当风机转速时，设为工作模式一，此时电机工作在发电机模式，风机正常发电将电能传输至电网以及蓄电池中，同时进行LED旋转显示；(2)当风机转速时，设为工作模式二，此时电机工作在电动机模式，由蓄电池给电机供电驱动扇叶旋转。

工作模式转换电路通过改变电机定子极对数的方式，使同步转速n₁获得改变，进而改变电机的工作模式。

当电机工作在电动机状态时，由蓄电池给电机供电，并采用转速反馈，通过调整定子供电电流频率f来改变电机转速，使转速稳定在N_min，控制器按照此转速，进行旋转LED显示。

当电机工作在发电机状态时。发电机正常发电。受风速影响，风机的转速会不断变化，此时采用转速反馈加位置反馈的方法使其稳定的显示。首先，由转速反馈实时获得扇叶的转速，调整显示时间以适应转速的变化；同时，由位置传感器判断扇叶是否转到初始位置，每当扇叶转至初始位置时，将显示的内容进行刷新，防止转速变化导致显示错乱。

光强检测模块检测到环境光强度信息后，通过调节PWM占空比的方式，调节LED显示的亮暗时间。不同的PWM占空比，使得各个LED像素点在扫描周期内，点亮时间越长，显示屏的亮度越高。从而达到根据环境亮度，自动调整显示亮度的目的。