[發(fā)明專利]用于將波能轉(zhuǎn)換成電能的能量轉(zhuǎn)換裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980106618.3
• 申請(qǐng)日: 2009-02-05
• 公開（公告）號(hào): CN101970858A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W·哈曼;N·伯默爾;D·圖爾;F·黑羅爾德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: HYDAC系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): F03B15/00
• 分類號(hào): F03B15/00;F03B13/18
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 俞海舟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種能量轉(zhuǎn)換裝置，其特別是用于將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能并且將液壓能轉(zhuǎn)換成電能。

背景技術(shù)

可再生能源也包括海浪的能量，其勢(shì)能估計(jì)能夠覆蓋世界能量需求的大致15％。海浪本身而言在時(shí)間和空間上不太規(guī)律，但是與例如已知的潮差相比是一種在富含能量方面并不遜色的海運(yùn)動(dòng)。

用于由此產(chǎn)生的內(nèi)能的技術(shù)轉(zhuǎn)換在此可以基于不同的原理。可能的轉(zhuǎn)換原理基于在水中懸浮的雙質(zhì)量系統(tǒng)，其中兩個(gè)應(yīng)用的質(zhì)量基于彼此明顯不同的固有頻率具有由波運(yùn)動(dòng)引起的不同的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。相應(yīng)的質(zhì)量的彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)能夠轉(zhuǎn)換成工作缸例如液壓缸中的泵送運(yùn)動(dòng)，以便而后例如經(jīng)由發(fā)電機(jī)獲得電能，其將通過波浪運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)械能引起的工作缸的液壓能轉(zhuǎn)換成可利用的電。

通過DE?601?15?509?T2已知一種相應(yīng)的所謂的點(diǎn)吸收的波能轉(zhuǎn)換裝置用于從液體表面上的波運(yùn)動(dòng)獲得能量，并且具有相對(duì)于當(dāng)前的波的波長(zhǎng)較小的尺寸。這種已知的方案具有兩個(gè)可彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置(形式為兩個(gè)可運(yùn)動(dòng)的單個(gè)質(zhì)量)，其中第一裝置具有一個(gè)浮子并且第二裝置具有一個(gè)在液體表面下方被浸沒的體。此外在這個(gè)兩個(gè)質(zhì)量-裝置之間設(shè)置液壓的工作缸，其基于通過波浪運(yùn)動(dòng)引起的各單個(gè)質(zhì)量的彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)施一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。

在水中懸浮的雙質(zhì)量系統(tǒng)中，通常在波的運(yùn)動(dòng)和雙質(zhì)量系統(tǒng)的其中至少一個(gè)質(zhì)量的后續(xù)的運(yùn)動(dòng)之間存在時(shí)間偏差，這導(dǎo)致這樣的后果，即質(zhì)量運(yùn)動(dòng)可能被停止或至少被減速，這例如是這種情況，即在波的振幅在經(jīng)過波谷之后業(yè)已重新升高時(shí)，兩個(gè)質(zhì)量中的至少一個(gè)仍然在時(shí)間上錯(cuò)后地在朝向波谷的下降運(yùn)動(dòng)中并且其運(yùn)動(dòng)通過業(yè)已正在上升的波減緩或甚至停止。由于這種“延遲瞬間”不利地影響或甚至停止所述的能量轉(zhuǎn)換。為了彌補(bǔ)這種不足，在PCT-WO?2005/069824A2中描述一種能量轉(zhuǎn)換裝置，其允許在包含相應(yīng)的傳感器的情況下將通過波浪運(yùn)動(dòng)發(fā)電的發(fā)電機(jī)和相應(yīng)的(齒條傳動(dòng)裝置形式的)機(jī)械轉(zhuǎn)換路徑如此在短時(shí)間內(nèi)切換到馬達(dá)運(yùn)動(dòng)，使得之前獲得的能量的至少一部分重新被用于驅(qū)動(dòng)由于波浪運(yùn)動(dòng)而趨于停止的質(zhì)量，使得越過所述及的死點(diǎn)階段。根據(jù)波浪運(yùn)動(dòng)的實(shí)際情況，能量轉(zhuǎn)換裝置或者用作處于發(fā)電模式的發(fā)電機(jī)或者在馬達(dá)運(yùn)行中作為用于驅(qū)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置的相應(yīng)的質(zhì)量的控制力，以便確保基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)狀況，由此出發(fā)質(zhì)量能夠被波浪輕易地移動(dòng)，與它們?cè)诒粶p緩的狀態(tài)或甚至靜止?fàn)顟B(tài)相比。盡管這種獲得的改善的能量獲取效率，然而為了控制質(zhì)量離開相應(yīng)的波-死點(diǎn)區(qū)域，在裝置的馬達(dá)運(yùn)行中重新?lián)p失了能量，這在總體上減小了可能的能量效率。

波浪運(yùn)動(dòng)的大小、高度和頻率是非常善變的和因此被其激勵(lì)的、被運(yùn)動(dòng)的單個(gè)質(zhì)量形式的體的運(yùn)動(dòng)大小的絕對(duì)值以及相應(yīng)的相對(duì)值也是非常善變的。由于波浪運(yùn)動(dòng)的可變的特性，在實(shí)踐中已經(jīng)證實(shí)的是，與之相關(guān)聯(lián)的機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)換存在問題，即不能達(dá)到均勻的電輸出和/或由于反饋過程(feedback?process)，“機(jī)械的波浪機(jī)器”被停止，即相應(yīng)的工作缸的運(yùn)動(dòng)停止或至少被顯著減緩。

發(fā)明內(nèi)容

從上述現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，提供一種能量轉(zhuǎn)換裝置，其能夠幾乎無(wú)反饋地且以良好的效率將不同的能量彼此進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這種目的通過權(quán)利要求1的整體特征的能量轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)換裝置使用一種控制流體作為能量傳輸介質(zhì)，其在兩個(gè)不同的控制回路中被引導(dǎo)，所述兩個(gè)控制回路經(jīng)由耦合裝置彼此處于作用連接以轉(zhuǎn)移能量，其中一個(gè)控制回路用于特別是機(jī)械能形式的能量輸入，并且另外一個(gè)控制回路用于轉(zhuǎn)換成的能量特別是電能的能量輸出。通過劃分成兩個(gè)不同的控制回路，在它們之間布置的耦合裝置能夠如此運(yùn)行，使得在一個(gè)控制回路中的能量輸入與另外一個(gè)回路中的能量輸出至少在如此程度上彼此分離，使得它們?cè)诠ぷ鬟^程中不相互干擾，使得可靠地避免不利的反饋效應(yīng)、特別是朝向轉(zhuǎn)換裝置的能量輸入方向的反饋效應(yīng)。

對(duì)于能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)意想不到的是，盡管應(yīng)用了耦合裝置(其自身的運(yùn)行需要一部分待轉(zhuǎn)換的能量)，然而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換時(shí)的改善的能量轉(zhuǎn)換效果。特別是實(shí)現(xiàn)向所連接的蓄電池形式的負(fù)載的改善的均勻的電能輸出。此外轉(zhuǎn)換裝置的各元件能夠便宜地實(shí)現(xiàn)并且功能可靠地使用。

根據(jù)本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)換裝置不限于應(yīng)用在波能設(shè)備中，而是可以考慮許多應(yīng)用可能性，例如在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的領(lǐng)域中，其中在將機(jī)械的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電能時(shí)也存在上述的問題。能量轉(zhuǎn)換鏈也能夠反向?qū)崿F(xiàn)，即利用作為中間媒介的液壓能無(wú)反饋地將基礎(chǔ)電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。