專利名稱：能量轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力工程，可被用于風力和水力發(fā)電廠以提供附加的交流電能和其它形式的能量，諸如提供給消費者的熱能。
作為選用于一帶有非恒定電力和/或軸轉(zhuǎn)頻率的風力發(fā)電廠的引擎的典型能量轉(zhuǎn)換方法，其軸被機械地連接到具有n相定子繞組的發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上。按照這種方法，一部分電能從繞組輸送到用電器，一部分被轉(zhuǎn)換成其它形式的能量進入儲能器—電解槽[專利號RU2015412，1994]。這種方法中使用的裝置也包含一個變頻器，同樣有設(shè)計復雜和效率低下的特點。
本發(fā)明所揭示的能量轉(zhuǎn)換方法更適宜在非自主式發(fā)電廠實現(xiàn)，其引擎軸被機械地連接到分別具有n相和m相定子繞組(n可能不等于m)的至少兩臺發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上。來自繞組的一部分電能在儲能器里被轉(zhuǎn)換成另一種形式，只有當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與用電器使用的電流頻率一致時，來自繞組的一部分電能(至少由一臺發(fā)電機產(chǎn)生)才能被輸送到用電器。保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定通過開、關(guān)儲能器負載以及改變同時與用電器連接的至少一臺發(fā)電機的所有相和/或與用電器斷開的至少一臺發(fā)電機的單個相上的儲能器負載來完成。
用電器和/或儲能器負載的開關(guān)可由處理器根據(jù)至少一個電流頻率計或轉(zhuǎn)速表的數(shù)據(jù)來操控的晶閘管完成。
在儲能器里一部分電能可以被轉(zhuǎn)換成熱能形式，例如通過浸入載熱液體的加熱元件來進行，并且可以通過調(diào)整加熱元件的阻值來完成對儲能器負載的控制。在加熱元件被制成平行的導電板的情況下，較好的負載調(diào)整方法是改變板(浸入載熱液體)的間距。
這一WPS系統(tǒng)按以下方式工作。當天氣無風時，風力引擎軸不旋轉(zhuǎn)，所有的晶閘管(6-8、9-11和22-24)都是關(guān)閉的。有風來時，風力引擎軸開始在怠速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)速達到電流頻率的50Hz時，處理器25在轉(zhuǎn)速表指令下打開22號晶閘管，將19相位與熱水器12的13號加熱板連接起來，這時板間距最大。隨著轉(zhuǎn)速增加，根據(jù)處理器25的指令信號，其調(diào)節(jié)機構(gòu)減小13號板的間距，從而實現(xiàn)制動穩(wěn)定。在13號板間距達到最小而引擎軸轉(zhuǎn)速依然超過所需速率時，處理器25通過23號晶閘管連接20相位和熱水器12的14號板，轉(zhuǎn)速頻率以對20相位同樣方式得到穩(wěn)定。更進一步，隨著風力引擎軸的功率(及其轉(zhuǎn)速)繼續(xù)提升，1號發(fā)電機的第三相21被連接到熱水器12上。當1號發(fā)電機的所有相(19-21)的功率都達到其額定值后，處理器25通過22-24號晶閘管從熱水器12斷開19-21相位，而且，隨著風力的增加，處理器25通過9-11號晶閘管依次將2號發(fā)電機的3-5相位連接到熱水器12的16-18號板上。當2號發(fā)電機的所有相(3-5相位)的功率都達到其額定值時，通過9-11和6-8號晶閘管，電能輸送到用電系統(tǒng)。當風力繼續(xù)增強，依次連接發(fā)電機的19-21相位到熱水器12上實現(xiàn)轉(zhuǎn)速頻率的穩(wěn)定。如果用電系統(tǒng)沒有消耗電能，兩臺發(fā)電機都被連接到熱水器12上。當風力下降時，處理器按相反的次序進行3-5和19-21相位控制的過程。一個WPS可以有兩臺以上的發(fā)電機，那么風力負載范圍擴大，供電的時間和供電量也都增加。
工業(yè)應用WPS系統(tǒng)作為一輔助發(fā)電廠可被用于風力和水力發(fā)電系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種帶有非恒定電力和/或軸轉(zhuǎn)頻率的發(fā)電廠引擎的換能方法，其軸被機械地連接到至少一臺具有n相定子繞組的發(fā)電機轉(zhuǎn)子上，當部分電能被輸送到用電器、而另一部分電能在儲能器里被轉(zhuǎn)換成其它形式的能量時，其特征在于，作為一非自主發(fā)電廠，包括不少于兩臺的發(fā)電機，另一臺發(fā)電機也連接到引擎軸上，并且它具有與第一臺發(fā)電機不同的繞組相數(shù)m，只在其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率與已消耗電流頻率相一致的頻率上，才可進行從至少一臺發(fā)電機的一個繞組向用電器提供電能，這一軸轉(zhuǎn)頻率的穩(wěn)定通過開、關(guān)儲能器負載以及調(diào)節(jié)與用電器連接的、同時來自至少一臺發(fā)電機的所有繞組和/或與用電器斷開的至少一臺發(fā)電機的單個相位的儲能器負載來完成。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中儲能器負載的開、關(guān)由處理器根據(jù)至少一個旋轉(zhuǎn)頻率表或電流頻率表的數(shù)據(jù)所控制的晶閘管來完成。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中用電器的開、關(guān)由處理器根據(jù)至少一個旋轉(zhuǎn)頻率表或電流頻率表的數(shù)據(jù)所控制的晶閘管來完成。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中部分電能在儲能器被轉(zhuǎn)換成熱能。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中向熱能的轉(zhuǎn)換是由浸入液體中的加熱元件完成的。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中儲能器負載的調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)加熱元件的阻值來完成。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中導電的平行板狀加熱元件阻值的調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)導電板的間距完成。
全文摘要
本發(fā)明可被用于風力和水力發(fā)電工程以向耗能器提供更多的交流電能和其它形式的能量，如熱能。所述發(fā)明的目的在于增加使用不定頻率和/或不定軸功率的引擎的發(fā)電廠的效率因子。該發(fā)明的能量轉(zhuǎn)換方法首先可被用于非自主的發(fā)電廠，其引擎軸被機械地連接到至少兩臺發(fā)電機(1號、2號)的轉(zhuǎn)子上，發(fā)電機分別具有n相和m相定子繞組(n可能不等于m)。繞組產(chǎn)生的部分電能在某一電能儲存器(12)中能被轉(zhuǎn)換成另一種能量形式。只有當轉(zhuǎn)子速率與耗電器所用及繞組(3－5號)產(chǎn)生的電流的頻率一致時，由至少一臺發(fā)電機(1號，2號)產(chǎn)生的部分電能可被提供給耗電器。所說的轉(zhuǎn)子速率的穩(wěn)定通過開、關(guān)和同時調(diào)節(jié)進入電能儲存器(12)、與耗電器連接的至少一臺發(fā)電機的所有相和/或與耗電器斷開的至少一臺發(fā)電機的單一相的電流來完成。
文檔編號H02J7/14GK1451079SQ01815081
公開日2003年10月22日 申請日期2001年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月4日
發(fā)明者亞歷山大·尼科洛伊維奇·達斯克維 申請人:貿(mào)蘇恩有限公司