[發明專利]一種電控變循環的雙軸燃氣輪機混合動力系統

在審

• 申請號: 202210126748.0
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114483309A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 馬越;韋正超;李祉霖;阮書敏;徐麗麗;劉達波
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;F02C6/14;F02C6/18;F02C7/20
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發明涉及一種電控變循環的雙軸燃氣輪機混合動力系統，所述雙軸燃氣輪機混合動力系統與用電負載連接，所述系統包括：儲能設備、雙軸燃氣輪機、電動機、壓氣機和發電機；所述電動機和所述壓氣機轉軸連接；所述壓氣機與所述雙軸燃氣輪機氣動連接；所述雙軸燃氣輪機與所述發電機連接；所述儲能設備、所述發電機和所述用電負載之間均連接；所述電動機帶動所述壓氣機工作，繼而對所述雙軸燃氣輪機入口處的空氣進行增加，提高所述雙軸燃氣輪機在非設計點工況下的壓比。本發明本發明通過增加壓氣機，使得雙軸燃氣輪機的調控作用更加柔和，保證了系統的安全穩定運行。

技術領域

本發明涉及混合動力系統技術領域，特別是涉及一種電控變循環的雙軸燃氣輪機混合動力系統。

背景技術

混合動力系統是指具有兩個及兩個以上動力源、通過相關控制裝置實現各個動力源單獨或共同對外輸出能量的系統。目前以電功率方式實現能量輸出的混合動力系統基本由汽油機/柴油機、發電機、儲能設備構成。而相比于汽油機/柴油機，雙軸燃氣輪機功重比更高，即在輸出相同功率的條件下雙軸燃氣輪機的重量比汽油機/柴油機的重量更小，且結構更簡單易維護。因此基于雙軸燃氣輪機的混合動力系統具有高功重比的優點，該優點有利于優化混合動力系統的結構設計布局。然而現有的雙軸燃氣輪機只有在指定設計點功率狀態條件下工作才具有良好的燃油經濟性，其燃油經濟性隨輸出功率的下降而急劇惡劣，因此現有基于雙軸燃氣輪機的混合動力系統在非設計點功率狀態下燃油經濟性較差，這抵消了系統高功重比優點，限制了基于雙軸燃氣輪機的混合動力系統的廣泛應用。

采用雙軸燃氣輪機的混合動力系統由于其高壓轉軸和低壓轉軸機械解耦，可以采用在高壓轉軸與低壓轉軸各機械連接一個電機/發電機，從而形成更加靈活的系統控制方案，進而可以改善基于雙軸燃氣輪機的混合動力系統的燃油經濟性。但由于電機與高壓轉軸為機械剛性連接，容易引起雙軸燃氣輪機正常工作狀態，如喘振等。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種電控變循環的雙軸燃氣輪機混合動力系統，通過增加壓氣機，而壓氣機與燃氣輪機的高壓軸、低壓軸均無機械連接，只有氣動聯系，因此電動機對雙軸燃氣輪機的調控作用更加柔和，更大限度的避免了雙軸燃氣輪機的不正常工作狀態。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種電控變循環的雙軸燃氣輪機混合動力系統，所述雙軸燃氣輪機混合動力系統與用電負載連接，所述系統包括：儲能設備、雙軸燃氣輪機、電動機、壓氣機和發電機；

所述電動機和所述壓氣機轉軸連接；所述壓氣機與所述雙軸燃氣輪機氣動連接；

所述雙軸燃氣輪機與所述發電機連接；

所述儲能設備、所述發電機和所述用電負載之間均連接；

所述電動機帶動所述壓氣機工作，繼而對所述雙軸燃氣輪機入口處的空氣進行增加，提高所述雙軸燃氣輪機在非設計點工況下的壓比。

優選地，所述雙軸燃氣輪機包括高壓壓氣機、燃燒室、高壓軸、高壓渦輪、低壓渦輪和低壓軸；

所述壓氣機與所述高壓壓氣機之間氣動連接，所述高壓壓氣機與所述高壓渦輪之間通過所述高壓軸連接；

所述高壓渦輪與所述低壓渦輪之間氣動連接；

所述低壓渦輪與所述發電機之間通過所述低壓軸連接；

所述高壓壓氣機和所述高壓渦輪均與所述燃燒室連接。

優選地，所述發電機、所述電動機、所述儲能設備和所述用電負載通過電力總線并聯連接。

根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：