[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于飛輪儲(chǔ)能的雙驅(qū)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110473859.4
• 申請(qǐng)日: 2021-04-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113078663A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳德義
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陳德義
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/30
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/30;H02J3/24;H02N15/00;H02K16/04;H02K7/18
• 代理公司: 北京恒和頓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11014
• 代理人: 王文成

本發(fā)明提出的一種基于飛輪儲(chǔ)能的雙驅(qū)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包括電機(jī)單元、電源單元、控制單元和逆變單元，電機(jī)單元是基于飛輪變徑電機(jī)實(shí)現(xiàn)飛輪儲(chǔ)能和釋能的組成單元；電源單元是基于蓄電池、整流器向電機(jī)提供電能和接收發(fā)電機(jī)輸出電能的組成單元；控制單元是基于驅(qū)動(dòng)器、智能控制器用于實(shí)現(xiàn)控制方式的轉(zhuǎn)換、時(shí)間的調(diào)整及速度控制的組成單元，逆變單元是基于逆變器用于實(shí)現(xiàn)將系統(tǒng)輸出電能按載荷要求轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)形式電能的單元；通過(guò)控制單元實(shí)現(xiàn)交替工作在飛輪加速儲(chǔ)能和飛輪減速釋能發(fā)電的兩種可逆工作狀態(tài)；通過(guò)間歇性交替工作取出飛輪加速后產(chǎn)生的動(dòng)能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)將該動(dòng)能轉(zhuǎn)化為連續(xù)的脈動(dòng)直流電再經(jīng)濾波、逆變后可根據(jù)需要再轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛔冸娫摧敵觥?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛輪儲(chǔ)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于飛輪儲(chǔ)能的雙驅(qū)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有飛輪儲(chǔ)能裝置換能電機(jī)都是單邊勵(lì)磁的可逆同步電機(jī)，只有一套既是電機(jī)工作繞組也是發(fā)電機(jī)工作繞組，不能在儲(chǔ)能的同時(shí)釋能；而飛輪雙體發(fā)電機(jī)有兩套繞組，可以在飛輪產(chǎn)生動(dòng)量大于發(fā)電阻力矩時(shí)儲(chǔ)能的同時(shí)釋能，即是儲(chǔ)能裝置，也是一個(gè)電能變換裝置；現(xiàn)有飛輪儲(chǔ)能裝置采用的可逆同步電機(jī)只有一個(gè)氣隙磁場(chǎng)一套繞組，不能同時(shí)兼顧電動(dòng)和發(fā)電的突出特性，儲(chǔ)能和釋能過(guò)程工作效率都低；飛輪雙體儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)同一飛輪做功系統(tǒng)內(nèi)有兩個(gè)氣隙磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)氣隙磁場(chǎng)半徑大，突出力矩調(diào)速省力特點(diǎn)，使飛輪加速儲(chǔ)能時(shí)消耗的電功率減小，驅(qū)動(dòng)效率提高；飛輪釋能發(fā)電時(shí)發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)半徑比電動(dòng)機(jī)變小，突出省功特點(diǎn)，同樣電磁轉(zhuǎn)矩作用下可以使發(fā)電機(jī)繞組匝數(shù)增加而提高輸出電壓；通過(guò)結(jié)構(gòu)常數(shù)的改變，使飛輪釋能時(shí)驅(qū)動(dòng)力矩不變而輸出電功率增加，從而提高了動(dòng)能與電能的轉(zhuǎn)換效率；普通飛輪儲(chǔ)能裝置只是一個(gè)儲(chǔ)能裝置，只能工作在單一的儲(chǔ)能或釋能狀態(tài)；飛輪儲(chǔ)能雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)不僅僅是一個(gè)儲(chǔ)能裝置，也是一個(gè)連續(xù)輸出的電源供電系統(tǒng)，使用功能不同；現(xiàn)有飛輪儲(chǔ)能裝置采用的磁懸浮軸承都是采用低溫超導(dǎo)控制，無(wú)論被動(dòng)磁懸浮軸承或主動(dòng)磁懸浮軸承其控制技術(shù)要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于技術(shù)和材料價(jià)格的限制，飛輪儲(chǔ)能產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)較高，在小型場(chǎng)合還無(wú)法體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)，尚未完全進(jìn)入市場(chǎng)化生產(chǎn)；無(wú)論被動(dòng)磁懸浮軸承或主動(dòng)磁懸浮軸承都需要外部控制系統(tǒng)才能正常工作，并產(chǎn)生功耗，一旦失去外部供電就不能正常工作；飛輪儲(chǔ)能雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要外部供電和控制，不產(chǎn)生功耗，一套磁懸浮軸承不到千元，技術(shù)成熟、成本低廉，性價(jià)比高，符合低端市場(chǎng)需求，市場(chǎng)廣闊優(yōu)勢(shì)明顯。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種基于飛輪儲(chǔ)能的雙驅(qū)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由兩臺(tái)相互獨(dú)立的飛輪變徑電機(jī)采用雙機(jī)雙體結(jié)構(gòu)組成；利用一個(gè)共用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，使之分別交替工作在飛輪加速儲(chǔ)能和飛輪減速釋能發(fā)電的兩種可逆工作狀態(tài)；通過(guò)間歇性交替工作取出飛輪加速后產(chǎn)生的動(dòng)能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)將該動(dòng)能轉(zhuǎn)化為連續(xù)的脈動(dòng)直流電再經(jīng)濾波、逆變后可根據(jù)需要再轉(zhuǎn)變?yōu)?20v、380v單相或三相50Hz交變電源輸出。

本發(fā)明提出的一種基于飛輪儲(chǔ)能的雙驅(qū)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包括電機(jī)單元、電源單元、控制單元和逆變單元，所述電機(jī)單元是基于飛輪變徑電機(jī)實(shí)現(xiàn)飛輪儲(chǔ)能和釋能的組成單元；所述電源單元是基于蓄電池、整流器向電機(jī)提供電能和接收發(fā)電機(jī)輸出電能的組成單元；所述控制單元是基于驅(qū)動(dòng)器、智能控制器用于實(shí)現(xiàn)控制方式的轉(zhuǎn)換、時(shí)間的調(diào)整及速度控制的組成單元，所述逆變單元是基于逆變器用于實(shí)現(xiàn)將系統(tǒng)輸出電能按載荷要求轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)形式電能的組成單元。

進(jìn)一步地，所述電機(jī)單元由一個(gè)或多個(gè)飛輪變徑電機(jī)組成，飛輪變徑電機(jī)的外部結(jié)構(gòu)由上殼體、下殼體及底座組成，飛輪變徑電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括外定子、內(nèi)定子、轉(zhuǎn)子和飛輪，外定子安裝在上殼體、下殼體的內(nèi)壁上，內(nèi)定子安裝在空心固定軸上，轉(zhuǎn)子、飛輪均安裝在轉(zhuǎn)子支架上，轉(zhuǎn)子支架安裝在磁懸浮軸承的外套上，磁懸浮軸承的內(nèi)套固定在空心固定軸上，上殼體和下殼體連接為一個(gè)外殼整體，同時(shí)外定子、內(nèi)定子、轉(zhuǎn)子、飛輪、磁懸浮軸承及空心固定軸真空封裝在外殼整體的內(nèi)部。

進(jìn)一步地，所述外定子包括外定子電動(dòng)機(jī)鐵芯和外定子電動(dòng)機(jī)繞組，所述外定子電動(dòng)機(jī)鐵芯裝設(shè)在上殼體與下殼體的內(nèi)壁上，外定子電動(dòng)機(jī)繞組嵌裝在外定子電動(dòng)機(jī)鐵芯上。