[發(fā)明專利]供電結(jié)構(gòu)可變飛輪儲能電機(jī)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010585589.8
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN102142733A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢劉新;楊平西;楊帆;劉莉飛;張希;陳琳;陳次祥
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七〇四研究所
• 主分類號: H02K7/02
• 分類號: H02K7/02;H02K11/00;H02K3/28
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 褚竺

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種存儲電能的系統(tǒng)，特別是一種用飛輪的發(fā)動機(jī)。

背景技術(shù)：

飛輪儲能電動/發(fā)電機(jī)裝置，應(yīng)用于需瞬時大功率負(fù)載供電場合，如陸用電網(wǎng)調(diào)峰、大型門式起重機(jī)能量回收再利用、地鐵站能量回收再利用等等，該電動/發(fā)電機(jī)裝置具有三相繞組結(jié)構(gòu)的電動/發(fā)電機(jī)，該三相繞組電動/發(fā)電機(jī)的軸端連接有一可存儲能量的飛輪組件，該三相繞組還通過雙向開關(guān)連接有三相全控整流器，該三相全控整流器經(jīng)三相逆變器連接有負(fù)載，構(gòu)成一飛輪儲能電動/發(fā)電機(jī)裝置，上述三相繞組結(jié)構(gòu)電機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡單，但其可靠性較低，如三相繞組中有一繞組出現(xiàn)故障，整個裝置將無法運(yùn)行，這種現(xiàn)象在一些應(yīng)急的負(fù)載場合，可能釀成嚴(yán)重后果，裝置中的整流器件均是采用大功率可控硅(IGBT)，在大功率領(lǐng)域，功率器件的價格同容量之間為指數(shù)型關(guān)系，隨著單管所需容量的增加，其價格急劇升高，可靠性降低，而這些大容量功率器件，全控IGBT器件價格非常昂貴，一般是同容量不控型功率二極管價格的3倍以上。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種改進(jìn)的供電結(jié)構(gòu)可變飛輪儲能電機(jī)裝置，它能提高飛輪儲能電機(jī)裝置的可靠性，并能降低整個功率變換系統(tǒng)的成本。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

供電結(jié)構(gòu)可變飛輪儲能電機(jī)裝置，包括有帶飛輪的電動/發(fā)電機(jī)、雙向開關(guān)、變頻驅(qū)動單元、三相整流器和三相逆變器，其特點(diǎn)是：電動/發(fā)電機(jī)的定子繞組是一組相互獨(dú)立的Y繞組，所述的定子繞組具有一Y繞組為可逆繞組，該定子繞組的其余Y繞組為第一和第二發(fā)電繞組，該可逆繞組經(jīng)雙向開關(guān)分別連接有變頻驅(qū)動單元的第一三相逆變器或第一三相整流器，該第一、第二發(fā)電繞組分別對應(yīng)連接有第二、第三三相整流器，電動狀態(tài)電源經(jīng)變頻驅(qū)動單元的第四三相整流器和第一三相逆變器及雙向開關(guān)接通可逆繞組，電機(jī)帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)儲能，發(fā)電狀態(tài)飛輪釋放能量，定子繞組的各Y繞組同時作發(fā)電運(yùn)行，并經(jīng)各獨(dú)立的第一、第二和第三整流器和第二三相逆變器作瞬時大功率輸出，形成供電結(jié)構(gòu)可變裝置。

本發(fā)明的電動/發(fā)電機(jī)定子繞組是相互獨(dú)立的Y繞組，如其中某相繞組出現(xiàn)故障，整個裝置仍可降額運(yùn)行，明顯提高裝置的可靠性，本發(fā)明在電動狀態(tài)時，僅可逆繞組工作，多相電機(jī)以三相電機(jī)運(yùn)行，其功率總?cè)萘看蠼担冾l驅(qū)動單元各組成容量減小，可降低設(shè)備成本，電機(jī)定子繞組均為獨(dú)立Y繞組，和其連接的整流器件均采用功率二極管，和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較，裝置的總體價格會大大降低，具有極佳的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明供電結(jié)構(gòu)可變飛輪儲能電機(jī)裝置示意圖。

圖2是圖1三相整流器電路原理圖。

圖3是圖1中三相逆變器電路原理圖。

具體實(shí)施方式：

參照圖1，供電結(jié)構(gòu)可變飛輪儲能電機(jī)裝置，包括有電動/發(fā)電機(jī)的定子繞組1、雙向開關(guān)2、變頻驅(qū)動單元3、三相整流器4、平波電容5和三相逆變器6。

電動/發(fā)電機(jī)的定子繞組1是由一組(為n個)相互獨(dú)立的Y繞組構(gòu)成，其中一套Y繞組為可逆繞組11，該可逆繞組11連接有雙向開關(guān)2，其余(即n-1套Y繞組)為發(fā)電繞組，如圖1中所示第一發(fā)電繞組12、第二發(fā)電繞組13……，其中第一發(fā)電繞組12連接有第二三相整流器42，第二發(fā)電繞組13連接有第三三相整流器43，當(dāng)n＞3時，各發(fā)電繞組和三相整流器的連接可依次類推；

電動/發(fā)電機(jī)除上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以外，和現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)基本相似，在其轉(zhuǎn)子的軸伸上安裝有飛輪組件，當(dāng)電動/發(fā)電機(jī)處于電動工作狀態(tài)時，轉(zhuǎn)子帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，飛輪將儲存大量功能可供瞬時大功率輸出所需。

雙向開關(guān)2，其結(jié)構(gòu)和功能與現(xiàn)有技術(shù)相似，該雙向開關(guān)2的一端連接定子繞組1的可逆繞組11，另一端連接變頻驅(qū)動單元3(電動運(yùn)行狀態(tài))圖1示A位或三相整流器4的第一三相整流器41圖1示B位(發(fā)電運(yùn)行狀態(tài))。