[发明专利]永磁电机式弹性储能发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种能将电网多余电能转换为弹性势能存储、并在用电高峰期将储存的能量回馈电网的弹性储能发电装置，属输配电技术领域。

背景技术

电力系统的发电、输电、消费是同时进行的，要时刻维持电能的供需平衡才能保证电力系统的正常运行。鉴于电能目前尚不能大量储存，而电力负荷却是随时变化的，电力系统必须预留足够多的备用容量才能应付各种突发情况，维持电力的供需平衡。目前，风力发电、光伏发电已进入迅猛发展时期，由于这些绿色电源固有的“间歇性”和“波动性”，它们的大规模接入必将大大加重电网的调峰负担，采用传统的预留调峰备用容量的方法意味着需投入巨大的资金来建设配套调峰机组。因此，设计一种大容量电能储存装置，对解决智能电网和大规模“间歇性”电源入网问题具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可大量存储与释放电能的永磁电机式弹性储能发电系统。

本发明所述问题是由以下述技术方案实现的：

一种永磁电机式弹性储能发电系统，由中央监控器和多个系统单元构成，每个系统单元均由储能箱、电磁制动器、齿轮变速箱、永磁电机、变流器、断路器和单元控制器等组成，所述永磁电机的转子经齿轮变速箱、电磁制动器与储能箱连接，定子线圈经变流器、断路器与电网连接；储能箱、电磁制动器、齿轮变速箱、永磁电机、变流器和断路器的监控端均接单元控制器，所述单元控制器通过通讯接口与中央监控器连接。

上述永磁电机式弹性储能发电系统，所述储能箱由主轴、涡簧箱、箱体组成，所述主轴一端经箱体轴承与涡簧箱的涡簧片连接，另一端经电磁制动器连接齿轮变速箱；所述涡簧箱可为多个，每个涡簧箱由涡簧壁和涡簧组成；所述涡簧壁分为内壁和外壁，外壁上固定有齿轮圈；所述涡簧可由一根或多根涡簧片组成，每根涡簧片的两端分别与主轴和涡簧内壁连接。

上述永磁电机式弹性储能发电系统，所述电磁制动器由制动轮和抱闸组成，所述制动轮套装在主轴上，其两个侧面上均设置有摩擦环，所述抱闸设置多个，它们沿制动轮周边均布，每个抱闸均由制动拉簧、两个制动片和两块电磁衔铁组成，所述两个制动片彼此相对且分别位于制动轮的两侧，每个制动片的一端通过连接件与储能箱箱体连接，另一端与摩擦环相对应，所述两个电磁衔铁同极相对，它们的衔铁分别固定于两个制动片的相对面上，它们的制动线圈经制动开关接直流电源，制动开关由单元控制器控制，所述制动拉簧的两端分别与两个制动片连接。

上述永磁电机式弹性储能发电系统，所述变流器由两个直流侧相接的三相电压型脉冲宽度调制（简称PWM）全控桥组成，第一全控桥的交流侧接永磁电机的定子线圈，第二全控桥的交流侧经断路器接电网，两全控桥直流侧设置有滤波电容，控制端接单元控制器。

本发明的永磁电机可工作于电动机和发电机两种状态。在电动机状态时，可在电网电能的驱动下使储能箱储能，将电能转化为涡簧的弹性势能；在发电机状态时，储能箱中的涡簧释放弹性势能，驱动永磁电机发电，将弹性势能转化为电能回馈电网。

由于本系统在中央监控器的控制下可设置多个弹性储能发电系统单元，且每个系统单元的储能箱可储存大量能量，因此本系统特别适合用作电网的调峰装置。本发明为智能电网和“间歇性”电源并入电网提供了关键技术支持。

附图说明

图1是本发明的组成结构示意图；

图2是储能箱的组成结构示意图；

图3是单个涡簧箱结构示意图（以四根涡簧片为例）； 

图4是电磁制动器的组成结构图；

图5是电磁制动器控制原理图；

图6是电磁制动器布置结构示意图；

图7是多个涡簧箱串联连接示意图（以六个涡簧箱为例）；

图8是齿轮变速箱结构示意图；

图9是变流器电原理图。

图中：1、储能箱；2、电磁制动器；3、齿轮变速箱；4、永磁电机；5、涡簧箱；6、储能箱箱体；7、主轴；8、轴承；9、固定座；10、箱体轴承；11、齿轮圈；12、涡簧壁；13、涡簧；14、制动轮；15、制动片；16、摩擦环；17、制动拉簧；18、连接件；19、电磁衔铁；20、制动线圈；C、C1、C2、滤波电容；Q1、第一全控桥；Q2、第二全控桥；L1、L2、电抗器；DL、断路器；K、制动开关。

具体实施方式