本实用新型属于风力发电技术领域，涉及风力发电电能的无线传输技术，具体涉及一种采用无线输电的小型风力发电系统。
背景技术：
风能作为最具产业化发展潜力的清洁能源，已成为全球能源结构中的重要组成部分。风能利用通常采用风力发电组的形式进行发电，且发电场景以山区、丘陵、海岛等偏远地区为主，多个风力发电机集中布置，采用传统的有线输电储能方式具有布置线路困难等问题。随着社会现代化与电气化程度不断加深，从遍布世界各地的输配电线路网架到为工作和生活中的各类电气设备提供电能，采用金属导线直接连接来进行电能传输的接触式传输方式已经得到了广泛应用。虽然这种“有线”的传输方式已经发展得十分成熟，但仍有许多问题难以解决。如风电发电机对电器设备的接触式供电因触点接触摩擦产生火花、绝缘与导体消损的问题，严重缩短锂电池的使用寿命，或是对风力发电机的安全性与可靠性产生威胁。不良电气接触连接会增加接触电阻，造成高温引起火灾，电气开关还会引起拉弧的危险。普通输电线有橡胶老化，磨损，变形的隐患，导致传输安全性得不到保障，并且每个风电发电机都需要配套电线，这样既造成了资源的浪费，在生产制造和垃圾处理环节也会污染环境。
这些有线传输方式现存的问题需要一种无需导线连接的电能供应模式解决，而电力电子技术和电磁场理论的发展，使得无线输电的实用化成为可能。无线输电技术的引入将使电能的生产、输配和使用途径更加宽广、方式更加多样化，所以考虑采用无线输电解决风力发电机有线输电的缺点，以实现在原有基础上，更加高效，成本更低，结构更简单，更适合推广应用。
技术实现要素：
有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供了一种采用无线输电的小型风力发电系统，将无线输电应用于工作条件较为复杂的小型风力发电系统中，从而解决在风力发电过程中电能的传输问题，克服有线传输在复杂地区的架设，后期维修保养等诸多问题，降低成本。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
一种采用无线输电的小型风力发电系统，包括依次相连的风力发电装置、无线传输装置和储能装置，所述无线传输装置包括能量发射部分、无线传输部分、能量接收部分，所述能量发射部分包括高频信号发生电路和功率放大电路，无线传输部分包括激励线圈、初级谐振线圈、次级谐振线圈、能量接收线圈，所述能量接收部分包括整流滤波电路和稳压电路；
所述风力发电装置后接有高频信号发生电路、功率放大电路，高频信号发生电路、功率放大电路均与激励线圈相连，激励线圈与初级谐振线圈耦合，所述初级谐振线圈与次级谐振线圈耦合，所述次级谐振线圈与能量接收线圈耦合，所述能量接收线圈与整流滤波电路相连，所述整流滤波电路与稳压电路相连，稳压电路与锂电池储能设备相连。
进一步的，所述风力发电装置为垂直轴风力发电机。
进一步的，所述风力发电装置包括中心轴、上盖板、板风叶、下底板、支座，所述中心轴设在支座的中部，所述上盖板、下底板间隔且平行地套设在中心轴上，上盖板、下底板之间设有多个相配合连接的板风叶。
进一步的，所述整流滤波电路采用桥式整流电路和π型(c-l-c)滤波电路。
进一步的，所述稳压电路采用开关稳压方式，使用5v的开关稳压芯片lm2576。
进一步的，所述激励线圈与能量接收线圈均为单匝线圈，所述初级谐振线圈与次级谐振线圈为几何结构相同的线圈。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的一种采用无线输电的小型风力发电系统，将无线输电应用于工作条件较为复杂的小型风力发电系统中，从而解决在风力发电过程中电能的传输问题，克服有线传输在复杂地区的架设，后期维修保养等诸多问题，降低成本。具体表现在：
其一，将无线输电技术应用于小型风力发电系统，实现对风能的有效利用，既符合国家节能减排的政策，又绿色环保；
其二，风力发电系统所产生的电力，通过自适应磁耦合共振方式的无线输电方法进行传输，这种方法的无线传输技术输电距离长，抗干扰能力强，且无对人体的辐射危险；
其三，以自适应控制的磁耦合共振式无线输电为技术特点，在设计的互感耦合系数范围内，无论是互感耦合系数的变化或者是谐振频率的偏移，系统都可以实现效率和输出功率恒定高效的传输。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的原理图；
图2为风力发电装置的结构示意图；
图3为无线传输部分的线圈设置示意图；
图中标记：1、风力发电装置，2、高频信号发生电路，3、功率放大电路，4、激励线圈，5、初级谐振线圈，6、次级谐振线圈，7、能量接收线圈，8、整流滤波电路，9、稳压电路，10、中心轴，11、上盖板，12、板风叶，13、下底板，14、支座。
具体实施方式
下面给出具体实施例，对本实用新型的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本实用新型技术方案为前提的最佳实施例，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
一种采用无线输电的小型风力发电系统，如图1所示，包括依次相连的风力发电装置1、无线传输装置和储能装置，所述无线传输装置包括能量发射部分、无线传输部分、能量接收部分，所述能量发射部分包括高频信号发生电路2和功率放大电路3，无线传输部分包括激励线圈4、初级谐振线圈5、次级谐振线圈6、能量接收线圈7，所述能量接收部分包括整流滤波电路8和稳压电路9；
所述风力发电装置后接有高频信号发生电路2、功率放大电路3，高频信号发生电路2、功率放大电路3均与激励线圈4相连，如图3所示为无线传输部分的线圈设置示意图，激励线圈4与初级谐振线圈5耦合，所述初级谐振线圈5与次级谐振线圈6耦合，所述次级谐振线圈6与能量接收线圈7耦合，所述能量接收线圈7与整流滤波电路8相连，所述整流滤波电路8与稳压电路9相连，稳压电路9与锂电池储能设备相连。
进一步的，所述风力发电装置1为垂直轴风力发电机。如图2所示。进一步的，本实用新型中，风力发电装置1为鱼摆尾型垂直轴式风力发电机。风机直径d设置为40cm，高度h为70cm。所采用的此种风力发电机其工作风速变化为11.0-13.0m/s，最佳效率值的风速工作范围输出功率为182.4w。
进一步的，所述风力发电装置1包括中心轴10、上盖板11、板风叶12、下底板13、支座14，所述中心轴10设在支座14的中部，所述上盖板11、下底板13间隔且平行地套设在中心轴10上，上盖板11、下底板13之间设有多个相配合连接的板风叶12。
进一步的，所述功率放大电路3中用到的功率放大器为一个ab类线性功率放大器，直流供电电压12-14v，工作电流约为0.7a，输入信号最大为0dbc，输出最大功率5w，工作频率2mhz-50mh，最大输出功率时，输出谐波小于-15dbc，输入输出都匹配到50欧姆，满足实验要求。
进一步的，所述激励线圈4与能量接收线圈7均为单匝线圈，所述初级谐振线圈5与次级谐振线圈6为几何结构相同的线圈。进一步的，激励线圈4即为源线圈，初级谐振线圈5即为发射线圈，次级谐振线圈6即为接收线圈，能量接收线圈7即为负载线圈。
进一步的，无线输电其线圈的具体设置方式，由于耦合系数与两线圈周围的介质、位置和结构这三个因素有关，如下式：
互感m的近似计算公式为：
式中，μ0为真空磁导率；r1和r2分别为初级谐振线圈5和次级谐振线圈6的半径；n1和n2分别为初级谐振线圈5和次级谐振线圈6的匝数；d为两线圈的距离。由于本系统的初级谐振线圈5和次级谐振线圈6结构相同即具有相同的参数，即r1＝r2n1＝n2；故互感公式为：
进一步的，所述整流滤波电路8采用桥式整流电路和π型(c-l-c)滤波电路。使用sam封装的贴片式肖特基二极管，型号为ss24,其最大反向电压为40v，最大整流电流为2a。
进一步的，所述稳压电路9采用开关稳压方式，使用5v的开关稳压芯片lm2576。
进一步的，本实用新型在具体工作时，功率放大电路3的功率放大器将电压放大与激励线圈4相连接，初级谐振线圈5、次级谐振线圈6频率的自适应变化实现磁耦合共振式能量传输，能量接收线圈7与次级谐振线圈6相连，实现能量的暂时储存。整流滤波电路8采用桥式整流将交流电能转化为直流电能，稳压电路9接在整流滤波电路8之后将输出电压稳定；
首先，风力发电装置1发出的交流电，经过功率放大电路3的信号放大作用于激励线圈4，初级谐振线圈5发生谐振。次级谐振线圈6与初级谐振线圈5谐振频率基本一致产生共振，能量接收线圈7接收交流电压。整流滤波电路8转变为直流电压并将其他的杂波过滤掉，同时经过稳压电路9稳定输出电压，进行锂电池储能设备的储能。
综上所述，本实用新型的一种采用无线输电的小型风力发电系统，将无线输电应用于工作条件较为复杂的小型风力发电系统中，从而解决在风力发电过程中电能的传输问题，克服有线传输在复杂地区的架设，后期维修保养等诸多问题，降低成本。
以上显示和描述了本实用新型的主要特征、基本原理以及本实用新型的优点。本行业技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
1.一种采用无线输电的小型风力发电系统，其特征在于：包括依次相连的风力发电装置（1）、无线传输装置和储能装置，所述无线传输装置包括能量发射部分、无线传输部分、能量接收部分，所述能量发射部分包括高频信号发生电路（2）和功率放大电路（3），无线传输部分包括激励线圈（4）、初级谐振线圈（5）、次级谐振线圈（6）、能量接收线圈（7），所述能量接收部分包括整流滤波电路（8）和稳压电路（9）；
所述风力发电装置后接有高频信号发生电路（2）、功率放大电路（3），高频信号发生电路（2）、功率放大电路（3）均与激励线圈（4）相连，激励线圈（4）与初级谐振线圈（5）耦合，所述初级谐振线圈（5）与次级谐振线圈（6）耦合，所述次级谐振线圈（6）与能量接收线圈（7）耦合，所述能量接收线圈（7）与整流滤波电路（8）相连，所述整流滤波电路（8）与稳压电路（9）相连，稳压电路（9）与锂电池储能设备相连。
2.根据权利要求1所述的一种采用无线输电的小型风力发电系统，其特征在于：所述风力发电装置（1）为垂直轴风力发电机。
3.根据权利要求2所述的一种采用无线输电的小型风力发电系统，其特征在于：所述风力发电装置（1）包括中心轴（10）、上盖板（11）、板风叶（12）、下底板（13）、支座（14），所述中心轴（10）设在支座（14）的中部，所述上盖板（11）、下底板（13）间隔且平行地套设在中心轴（10）上，上盖板（11）、下底板（13）之间设有多个相配合连接的板风叶（12）。
4.根据权利要求1所述的一种采用无线输电的小型风力发电系统，其特征在于：所述整流滤波电路（8）采用桥式整流电路和π型c-l-c滤波电路。
5.根据权利要求1所述的一种采用无线输电的小型风力发电系统，其特征在于：所述稳压电路（9）采用开关稳压方式，使用5v的开关稳压芯片lm2576。
6.根据权利要求1所述的一种采用无线输电的小型风力发电系统，其特征在于：所述激励线圈（4）与能量接收线圈（7）均为单匝线圈，所述初级谐振线圈（5）与次级谐振线圈（6）为几何结构相同的线圈。
技术总结