[發明專利]永磁電機式彈性儲能發電系統

有效

• 申請號: 201110008030.3
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號: CN102064561A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 米增強;余洋;王璋奇;湯敬秋
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02K7/116;H02K7/10
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

技術領域

本發明涉及一種能將電網多余電能轉換為彈性勢能存儲、并在用電高峰期將儲存的能量回饋電網的彈性儲能發電裝置，屬輸配電技術領域。

背景技術

電力系統的發電、輸電、消費是同時進行的，要時刻維持電能的供需平衡才能保證電力系統的正常運行。鑒于電能目前尚不能大量儲存，而電力負荷卻是隨時變化的，電力系統必須預留足夠多的備用容量才能應付各種突發情況，維持電力的供需平衡。目前，風力發電、光伏發電已進入迅猛發展時期，由于這些綠色電源固有的“間歇性”和“波動性”，它們的大規模接入必將大大加重電網的調峰負擔，采用傳統的預留調峰備用容量的方法意味著需投入巨大的資金來建設配套調峰機組。因此，設計一種大容量電能儲存裝置，對解決智能電網和大規模“間歇性”電源入網問題具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可大量存儲與釋放電能的永磁電機式彈性儲能發電系統。

本發明所述問題是由以下述技術方案實現的：

一種永磁電機式彈性儲能發電系統，由中央監控器和多個系統單元構成，每個系統單元均由儲能箱、電磁制動器、齒輪變速箱、永磁電機、變流器、斷路器和單元控制器等組成，所述永磁電機的轉子經齒輪變速箱、電磁制動器與儲能箱連接，定子線圈經變流器、斷路器與電網連接；儲能箱、電磁制動器、齒輪變速箱、永磁電機、變流器和斷路器的監控端均接單元控制器，所述單元控制器通過通訊接口與中央監控器連接。

上述永磁電機式彈性儲能發電系統，所述儲能箱由主軸、渦簧箱、箱體組成，所述主軸一端經箱體軸承與渦簧箱的渦簧片連接，另一端經電磁制動器連接齒輪變速箱；所述渦簧箱可為多個，每個渦簧箱由渦簧壁和渦簧組成；所述渦簧壁分為內壁和外壁，外壁上固定有齒輪圈；所述渦簧可由一根或多根渦簧片組成，每根渦簧片的兩端分別與主軸和渦簧內壁連接。

上述永磁電機式彈性儲能發電系統，所述電磁制動器由制動輪和抱閘組成，所述制動輪套裝在主軸上，其兩個側面上均設置有摩擦環，所述抱閘設置多個，它們沿制動輪周邊均布，每個抱閘均由制動拉簧、兩個制動片和兩塊電磁銜鐵組成，所述兩個制動片彼此相對且分別位于制動輪的兩側，每個制動片的一端通過連接件與儲能箱箱體連接，另一端與摩擦環相對應，所述兩個電磁銜鐵同極相對，它們的銜鐵分別固定于兩個制動片的相對面上，它們的制動線圈經制動開關接直流電源，制動開關由單元控制器控制，所述制動拉簧的兩端分別與兩個制動片連接。

上述永磁電機式彈性儲能發電系統，所述變流器由兩個直流側相接的三相電壓型脈沖寬度調制（簡稱PWM）全控橋組成，第一全控橋的交流側接永磁電機的定子線圈，第二全控橋的交流側經斷路器接電網，兩全控橋直流側設置有濾波電容，控制端接單元控制器。

本發明的永磁電機可工作于電動機和發電機兩種狀態。在電動機狀態時，可在電網電能的驅動下使儲能箱儲能，將電能轉化為渦簧的彈性勢能；在發電機狀態時，儲能箱中的渦簧釋放彈性勢能，驅動永磁電機發電，將彈性勢能轉化為電能回饋電網。

由于本系統在中央監控器的控制下可設置多個彈性儲能發電系統單元，且每個系統單元的儲能箱可儲存大量能量，因此本系統特別適合用作電網的調峰裝置。本發明為智能電網和“間歇性”電源并入電網提供了關鍵技術支持。

附圖說明

圖1是本發明的組成結構示意圖；

圖2是儲能箱的組成結構示意圖；

圖3是單個渦簧箱結構示意圖（以四根渦簧片為例）；?

圖4是電磁制動器的組成結構圖；

圖5是電磁制動器控制原理圖；

圖6是電磁制動器布置結構示意圖；

圖7是多個渦簧箱串聯連接示意圖（以六個渦簧箱為例）；

圖8是齒輪變速箱結構示意圖；

圖9是變流器電原理圖。

圖中：1、儲能箱；2、電磁制動器；3、齒輪變速箱；4、永磁電機；5、渦簧箱；6、儲能箱箱體；7、主軸；8、軸承；9、固定座；10、箱體軸承；11、齒輪圈；12、渦簧壁；13、渦簧；14、制動輪；15、制動片；16、摩擦環；17、制動拉簧；18、連接件；19、電磁銜鐵；20、制動線圈；C、C1、C2、濾波電容；Q1、第一全控橋；Q2、第二全控橋；L1、L2、電抗器；DL、斷路器；K、制動開關。

具體實施方式