[發明專利]一種太陽能-自由活塞直線電機蓄電儲能系統

在審

• 申請號: 201910337254.5
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN109989790A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 石鑫;張紅光;侯孝臣;趙騰龍;李健;吳眾
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F01B23/10
• 分類號: F01B23/10;F01B11/00;F04B35/04;H02J7/14;H02J7/35
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種太陽能-自由活塞直線電機蓄電儲能系統，其特征在于，包括：自由活塞發電、壓縮儲能模塊，蓄電池蓄電模塊，控制模塊；

自由活塞發電、壓縮儲能模塊包括：儲氣罐(2)，直線電機(5)，動子(6)，氣缸a(8)、氣缸b(9)，自由活塞a(10)、自由活塞b(11)，連桿a(12)、連桿b(13)，管道a(28)、管道b(29)、管道c(30)、管道d(31)；其中，動子(6)在直線電機(5)內部；直線電機(5)為兩用永磁電機，當進行壓縮儲能過程時，直線電機(5)為電動機模式；當進行膨脹發電過程時，直線電機(5)為發電機模式；連桿a(12)、連桿b(13)分別與動子(6)固連；自由活塞a(10)與連桿a(12)固連，自由活塞b(11)與連桿b(13)固連；管道a(28)一端連接氣缸a(8)，一端連接外部環境；管道c(30)一端連接氣缸b(9)，一端連接外部環境；管道b(29)一端連接氣缸a(8)，一端連接儲氣罐(2)；管道d(31)一端連接氣缸b(9)，一端連接儲氣罐(2)；

蓄電池蓄電模塊包括：太陽能電池板(1)，蓄電池(4)，整流器(7)；其中，太陽能電池板(1)與控制系統(3)通過控制線連接，與蓄電池(4)、直線電機(5)通過供電線連接；整流器(7)位于蓄電池(4)與直線電機(5)之間，通過供電線連接；控制系統(3)與蓄電池(4)通過控制線連接；

控制模塊包括：控制系統(3)，壓力傳感器a(14)、壓力傳感器b(15)、壓力傳感器c(16)，溫度傳感器a(17)、溫度傳感器b(18)、溫度傳感器c(19)溫度傳感器d(20)、外接溫度傳感器e(21)，電磁閥a(22)、電磁閥b(23)、電磁閥c(24)、電磁閥d(25)電磁閥e(26)、電磁閥f(27)，風機(32)；其中，壓力傳感器a(14)固定在氣缸a(8)上，并通過控制線與控制系統(3)連接；壓力傳感器b(15)固定在氣缸b(9)上，并通過控制線與控制系統(3)連接；壓力傳感器c(16)固定在儲氣罐(2)上，并通過控制線與控制系統(3)連接；溫度傳感器a(17)固定在氣缸a(8)上，并通過控制線與控制系統(3)連接；溫度傳感器b(18)固定在氣缸b(9)上，并通過控制線與控制系統(3)連接；溫度傳感器c(19)固定在儲氣罐(2)上，并通過控制線與控制系統(3)連接；溫度傳感器d(20)固定在太陽能電池板(1)上，并通過控制線與控制系統(3)連接；外接溫度傳感器e(21)裸露在外部環境中，并通過控制線與控制系統(3)連接；電磁閥a(22)固定在管道a(28)靠近氣缸a(8)處，并通過控制線與控制系統(3)連接；電磁閥b(23)固定在管道b(29)靠近氣缸a(8)處，并通過控制線與控制系統(3)連接；電磁閥c(24)固定在管道d(31)靠近氣缸b(9)處，并通過控制線與控制系統(3)連接；電磁閥d(25)固定在管道c(30)靠近氣缸b(9)處，并通過控制線與控制系統(3)連接；電磁閥e(26)固定在管道b(29)靠近儲氣罐(2)處，并通過控制線與控制系統(3)連接；電磁閥f(27)固定在管道d(31)靠近儲氣罐(2)處，并通過控制線與控制系統(3)連接；風機(32)固定在在太陽能電池板(1)上，并通過控制線與控制系統(3)連接。

2.應用如權利要求1所述的一種太陽能-自由活塞直線電機蓄電儲能系統的方法，其特征在于：外接溫度傳感器e(21)感應環境溫度，當感應到的溫度在20℃-30℃且蓄電池電量不足100％且缸內壓力未達到20MP時，此時太陽能電池板(1)進行給蓄電池蓄電與壓縮空氣儲能兩過程；太陽能電池板(1)將50％電能通過輸電線對蓄電池蓄電，同時50％電能用來推動直線電機(5)壓縮空氣儲能；其中儲能過程為：當直線電機(5)作為壓縮機推動自由活塞a(10)、自由活塞b(11)向右運動時，電磁閥d(25)處于關閉狀態，電磁閥c(24)、電磁閥f(27)處于打開狀態，壓縮空氣經過管道d(31)進入儲氣罐(2)中，同時電磁閥a(22)處于打開狀態，外界空氣通過管道a(28)進入氣缸a(8)內，電磁閥b(23)、電磁閥e(26)處于關閉狀態；當直線電機(5)作為壓縮機推動自由活塞a(10)、自由活塞b(11)向左運動時，電磁閥a(22)處于關閉狀態，電磁閥b(23)、電磁閥e(26)處于打開狀態，壓縮空氣通過管道b(29)進入儲氣罐中，同時電磁閥d(25)處于打開狀態，外界空氣通過管道c(30)進入氣缸b(9)內，電磁閥c(24)、電磁閥f(27)處于關閉狀態，此過程壓力傳感器a(14)、壓力傳感器b(15)實時監測缸內氣壓，溫度傳感器a(17)、溫度傳感器b(18)實時監測缸內溫度；當蓄電池(4)電量達到100％時，太陽能電池板(1)不再給蓄電池(4)供電，轉而全部供應直線電機(5)壓縮空氣儲能；當缸內壓力達到20MP時，壓力傳感器c(16)將信號傳給控制系統(3)，控制系統(3)調節太陽能電池板(1)不再給壓縮機供電，轉而全部供給蓄電池(4)，當兩者均不需要供電時，太陽能電池板(1)停止工作；當外接溫度傳感器e(21)感應到的溫度在-10℃-20℃或30℃-45℃時，太陽能電池板(1)將全部電量供給蓄電池(4)，若蓄電池電量達到100％時，轉而為直線電機(5)供電進行壓縮空氣儲能；當外接溫度傳感器e(21)感應到的溫度低于-10℃或高于45℃時，太陽能電池板(1)停止工作；溫度傳感器d(20)實時監測太陽能電池板(1)的溫度，當溫度超過45℃時，控制系統將信號傳給風機(32)，對太陽能電池板(1)進行散熱；當太陽能電池板(1)停止工作，同時蓄電池電量低于40％時，蓄電池(4)將信號傳給控制系統(3)，控制系統(3)將信號傳給直線電機(5)，直線電機(5)作為發電機，系統開始進行膨脹發電過程，過程如下：電磁閥c(24)電磁閥f(27)同時處于打開狀態，儲氣罐(2)中的壓縮空氣通過管道d(31)進入氣缸b(9)中，壓縮空氣推動活塞b(11)進行做功，活塞b(11)通過連桿b(13)將運動傳給動子(6)，動子(6)在直線電機(5)中運動切割磁感線產生交流電，產生的交流電通過整流器(7)將交流電變成直流電給蓄電池蓄電，同時，電磁閥a(22)處于打開狀態，電磁閥b(23)、電磁閥e(26)處于關閉狀態，氣缸a(8)中的乏氣通過管道a(28)排向外界環境；當活塞b(11)運動到下止點時，電磁閥b(23)電磁閥e(26)同時處于打開狀態，儲氣罐(2)中的壓縮空氣通過管道b(29)進入氣缸a(8)中，壓縮空氣推動活塞a(10)進行做功，活塞a(10)通過連桿a(12)將運動傳給動子(6)，動子(6)在直線電機(5)中運動切割磁感線產生交流電，產生的交流電通過整流器(7)將交流電變成直流電給蓄電池蓄電，同時，電磁閥d(25)處于打開狀態，電磁閥c(24)、電磁閥f(27)處于關閉狀態，氣缸b(9)中的乏氣通過管道c(30)排向外界環境。