CN103248129A

CN103248129A - 能量转换装置及方法

Info

Publication number: CN103248129A
Application number: CN2013101321344A
Authority: CN
Inventors: 陈克雷; 王新富
Original assignee: Sany Heavy Machinery Ltd
Current assignee: Sany Heavy Machinery Ltd
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2033-04-17
Also published as: CN103248129B

Abstract

本发明公开了一种能量转换装置及方法。其中，能量转换装置包括电动机、第一传动装置、液压泵和蓄能器；其中，所述电动机通过所述第一传动装置与所述液压泵动力连接；所述液压泵与所述蓄能器通过油路相连接。本发明将电能输入到电动机中，通过第一传动装置带动液压泵工作，经液压油泵入蓄能器中，以液压能的形式存储起来。由此可以见，通过这种方式可以将过剩的电能存起来。例如，对发电厂而言，可以在发电高峰期把过剩电能存储起来待限电期利用，这样就可以缓解电厂压力，减少污染。并且，能量转换装置结构简单，在只需要增大蓄能器容积的情况下就可以实现大范围的储能效果，使用成本低。

Description

能量转换装置及方法

技术领域

本发明涉及能源领域，特别涉及一种能量转换装置及方法。

背景技术

发电机（Generators）是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变、太阳等产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。

但是，目前存在的一个问题是，在某些情况下，对于发电厂而言，很有可能存在发电高峰期，而这个发电高峰期也许对应的却是用电低谷期，因此，在这个时间段内，发电机转换的电能过剩，而电能过剩将产生能源的浪费和环境污染等问题；与此同时，在另外的时间段，发电厂可能处于发电低峰期，而此时却对应用电高峰期，将出现用电供不应求的局面，影响工业生产和日常生活。

有鉴于此，如何将用电高峰期的电能转化成其他形式的能源存储起来，以备需要时使用，是亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种能量转换装置及方法，以将用电高峰期的电能转化成其他形式的能源存储起来，以备需要时使用，进而节约能源。

第一方面，本发明公开了一种能量转换装置，包括电动机、第一传动装置、液压泵和蓄能器；其中，所述电动机通过所述第一传动装置与所述液压泵动力连接；所述液压泵与所述蓄能器通过油路相连接。

进一步地，上述能量转换装置还包括压力传感器和控制器；所述压力传感器用于测量所述蓄能器内液压油的压力；所述控制器的第一输入端与所述压力传感器的信号输出端相连接，所述控制器的第一输出端与所述液压泵的控制端相连接，所述控制器用于根据所述压力传感器采集的压力信号调节所述液压泵的排量。

进一步地，上述能量转换装置还包括逆变器；所述逆变器的输出端与所述电动机相连接；并且，所述逆变器的受控端与所述控制器的第二输出端电连接。

进一步地，上述能量转换装置还包括选择阀；所述选择阀串联于所述液压泵与所述蓄能器相连通的所述油路中；并且，所述选择阀的受控端与所述控制器的第三输出端电连接。

进一步地，上述能量转换装置还包括液压马达、发电机和第二传动装置；所述发电机通过所述第二传动装置与所述液压马达动力连接；所述液压马达的受控端与所述控制器的第四输出端相连接。

进一步地，上述能量转换装置还包括整流器；所述整流器的输入端与所述发电机相连接；并且，所述整流器的受控端与所述控制器的第五输出端电连接。

进一步地，上述能量转换装置还包括电压调节器；所述电压调节器连接于所述发电机与所述整流器之间。

进一步地，上述能量转换装置还包括所述电动机与所述发电机为一体，所述第一传动装置与所述第二传动装置为一体；所述液压泵与液压马达为一体；以及，所述逆变器与所述整流器为一体；并且，所述能量转换装置还包括选择开关；所述选择开关用于选择连接所述电动机，或者，选择连接所述发电机与所述电压调节器。

本发明能量转换装置将电能输入到电动机中，通过第一传动装置带动液压泵工作，液压油经液压油泵入蓄能器中，以液压能的形式存储起来。由此可以见，通过这种方式可以将过剩的电能存起来。例如，对发电厂而言，可以在发电高峰期把过剩电能存储起来待限电期利用，这样就可以缓解电厂压力，减少污染。并且，能量转换装置结构简单，在只需要增大蓄能器容积的情况下就可以实现大范围的储能效果，使用成本低。

第二方面，本发明还公开了一种能量转换方法，所述方法基于上述的能量转换装置，包括如下步骤：控制待储存电能输入所述发电机；控制所述电动机通过所述传动装置带动所述液压泵，将液压油泵入所述蓄能器。

进一步地，上述能量转换方法中，所述能量转换装置还包括液压马达、发电机和第二传动装置；所述发电机通过所述第二传动装置与所述液压马达动力连接；所述液压马达的受控端与所述控制器的第四输出端相连接，所述能量转换方法进一步包括如下步骤：控制储存于所述蓄能器中的能量输入所述液压马达；控制所述液压马达通过所述传动装置带动所述发电机，将所述蓄能器中的能量转换为电能。

本发明能量转换方法将电能输入到电动机中，通过第一传动装置带动液压泵工作，液压油经液压油泵入蓄能器中，以液压能的形式存储起来。由此可见，通过这种方式可以将过剩的电能存起来。例如，对发电厂而言，可以在发电高峰期把过剩电能存储起来待限电期利用，这样就可以缓解电厂压力，减少污染。并且，能量转换装置结构简单，在只需要增大蓄能器容积的情况下就可以实现大范围的储能效果，使用成本低。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明能量转换装置第一实施例的结构示意图；

图2为本发明能量转换装置第二实施例的结构示意图；

图3为本发明能量转换装置第三实施例的结构示意图；

图4为本发明能量转换装置优选实施例的结构示意图。

附图标记说明

110 电气能量系统

210 电动机

220 发电机

310 第一传动装置

320 第二传动装置

410 液压泵

420 液压马达

510 油箱

610 蓄能器

710 压力传感器

810 控制器

1 蓄能器

2 压力传感器

3 选择阀

4 液压泵/马达

5 油箱

6 传动装置

7 发电机/电动机

8 控制器

9 电压调节器

10 选择开关

11 逆变/整流器

12 电气能量系统

13 操作信号输入端

14 电气开关

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

下面结合图1至图4，对本发明的优选实施例作进一步详细说明。

参照图1，图1为本发明能量转换装置第一实施例的结构示意图。

本实施例能量转换装置包括电动机210、第一传动装置310、液压泵410和蓄能器610；其中，电动机210通过第一传动装置310与液压泵410动力连接；液压泵410与蓄能器610通过油路相连接。

下面，对蓄能器610进行说明。

油箱510中的液压油是不可压缩液体，因此，单纯利用液压油是无法蓄积压力能的，必须依靠其他介质来转换、蓄积压力能。例如，气体式蓄能器由油液部分和带有气密封件的气体部分组成，蓄能器中的油液部分与油箱510接通。当压力升高时油液进入蓄能器，气体被压缩，电气能量系统中的电能被转换为压缩气体的势能。当然，也可以使用其他类型的蓄能器，例如，弹簧式、重锤式蓄能器也都在本发明的保护范围之内。本发明对此不做限定。

由此可见，在本实施例中：

电气系统能量110电能输入到电动机中，通过第一传动装置310带动液压泵410工作，油箱510中的液压油经液压油泵入蓄能器610中，以液压能的形式存储起来。由此可以见，通过这种方式可以将过剩的电能存起来。例如，对发电厂而言，可以在发电高峰期把过剩电能存储起来待限电期利用，这样就可以缓解电厂压力，减少污染。并且，能量转换装置结构简单，在只需要增大蓄能器容积的情况下就可以实现大范围的储能效果，成本低廉。

参照图2，图2为本发明能量转换装置第二实施例的结构示意图。

进一步地，上述能量转换装置还包括压力传感器710和控制器810；压力传感器710用于测量蓄能器610内液压油的压力；控制器810的第一输入端与压力传感器710的信号输出端相连接，控制器810的第一输出端与液压泵410的控制端相连接，控制器810用于根据压力传感器710采集的压力信号调节液压泵410的排量。

本实施例相对于图1所示的实施例增加的压力传感器710和控制器810。该压力传感器710用于测量蓄能器410内液压油的压力。这里需要对压力传感器710采集的液压油的压力做进一步的说明。事实上，对于蓄能器内部而言，有两部压力，其一是气体压力，其二是液体压力，液体压力越大，气体压力越大。压力传感器可以直接采集液压油的压力，也可以采集气体的压力，因为气体的压力可以体现液压油的压力；也就是说，可以通过间接测量的方式来测量液压油的压力。本发明对于压力传感器采集的具体对象不做限定，只要数据能够体现液压油的压力即可。

控制器810根据压力传感器710反馈的压力信号调节液压泵410的排量，进而调节进入蓄能器液体部分的油的压力，使油箱510中的液压油能够最大范围为地存储电气能量系统110中的电能，进而能够实现更好地节能。

更加优选的，上述能量转换装置还包括逆变器；逆变器的输出端与电动机相连接；并且，逆变器的受控端与控制器的第二输出端电连接。逆变器的用处在于将电气能量系统110中的电能逆变为三相电流，然后将这个三相电流输入电动机。该逆变过程为本领域技术人员所习知的，对于逆变器的具体结构，本实施例在此不做进一步地说明。需要说明的是，假设电气能量系统110中的电能就是三相电流的形式，则无需这个逆变器。

更加优选地，上述能量转换装置还包括选择阀；选择阀串联于液压泵与蓄能器相连通的油路中；并且，选择阀的受控端与控制器的第三输出端电连接。增加该选择阀的目的是，能够更好的配合压力传感器710和控制器810进行能量的转化。当需要继续储存能量时，将选择阀打开，是液压阀410与蓄能器610之间的油路打开。否则，将该阀关闭。

参照图3，图3为本发明能量转换装置第三实施例的结构示意图。

同时，本实施例能量转换装置还包括液压马达420、发电机220和第二传动装置320；发电机220通过第二传动装置320与液压马达420动力连接；液压马达420的受控端与控制器810的第四输出端相连接。

本实施例能够将电能转换为液压能，同时也能将液压能转换为电能。其中，电能转化为液压能的结构与原理在上述实施例中已经进行说明，本实施例在此不再进行过多说明。

在电能被存储为液压能后，若需要重新利用这部分液压能，则是一个液压能释放的过程。具体来说，就是调节液压马达420的排量，使蓄能器610的液压能通过第二传动装置320带动发电机220发电，进而，使液压能可以尽可能的释放。

因此，从本实施例具有如下优点：

1）实现电能与液压能、液压能与动能之间转换，并把液压能储存起来，使能量能够按时间需要来利用。对发电厂而言，可以在发电高峰期把过剩电能存储起来待限电期利用，这样就可以缓解电厂压力，减少污染。

2）结构简单，使用成本低；在只需要增大蓄能器容积的情况下就可以实现大范围的储能效果。

更加优选地，如上述第二实施例，上述能量转换装置还包括压力传感器710和控制器810；压力传感器710用于测量蓄能器610内液压油的压力；控制器810的第一输入端与压力传感器710的信号输出端相连接，控制器810的第一输出端与液压泵410的控制端相连接，控制器810用于根据压力传感器710采集的压力信号调节液压泵410和液压马达420的排量，使油箱510中的液压油能够最大范围地存储电气能量系统110中的电能，或者，使液压能量可以最大范围的转化为电能，进而能够实现更好地节能。

更加优选地，能量转换装置还包括整流器；整流器的输入端与发电机220相连接；并且，整流器的受控端与控制器的第五输出端电连接。该整流器的作用是，由液压能转换而来的电能在整流器的作用下输出两相电流。

更加优选地，能量转换装置还包括电压调节器；电压调节器连接于发电机220与整流器之间。该电压调节器用于控制发电机220输出稳定的电能。电压调节器的结构为本领域技术人员所习知，本发明在此不做说明。

更加优选地，电动机210与发电机220为一体，第一传动装置与第二传动装置为一体；液压泵与液压马达为一体；以及，逆变器与整流器为一体；并且，能量转换装置还包括选择开关；选择开关用于选择连接电动机210，或者，选择连接发电机220与电压调节器。下面参照图4，对本发明能量转换装置优选实施例进行详细说明。

本实施例在于提供一种电能转化储存再利用的节能型装置。该装置能不受地理环境条件约束，能在各种环境因素和地理条件下工作；电能转换后的液压能可以再次转换成电能利用，对发电厂而言，可以在发电高峰期把过剩电能存储起来待限电期利用，这样就可以缓解电厂压力，减少污染。此外，电能转换后的液压能也可以带动发电厂的辅机工作或作其它用途。

电气能量系统12中的电能输入发电机/电动机7中的电动机后，传动装置6带动液压泵/马达4中的液压泵，把电能转换成液压能，液压能通过蓄能器1储存起来；蓄能器1的液压能根据控制器8给出的信号控制释放开关，释放出来的液压能带动液压泵/马达4，液压泵/马达4通过传动装置6带动发电机/电动机7中的发电机转换成电能。

具体工作原理说明如下：

（1）能量储存过程

给控制器8的操作信号输入端13输入能量储存信号，控制器8控制电气开关14，电气能量系统1中的电能通过逆变/整流器11中的逆变器以及控制器8逆变为三相电流，同时，控制器8根据操作信号控制选择开关10，选取发电机/电动机7的电动机，不选择电压调节器9，发电机/电动机7中的电动机通过传动装置6带动液压泵/马达4，控制器8控制选择阀3处于打开状态，同时根据压力传感器2反馈的信号调节液压泵/马达4中液压泵的排量，调节进入蓄能器中1的液压油的压力，使油箱5的液压油能够最大范围地存储电气能量系统12中的电能。

（2）能量释放过程

控制器8的操作信号输入端13输入能量释放信号，控制器8控制选择阀3处于打开状态，同时控制选择开关10，选取电压调节器9以及发电机/电动机7的发电机；蓄能器1储存的液压能带动液压泵/马达4中的马达，控制器8实时根据压力传感器2反馈的信号调节液压泵/马达4中马达的排量，使蓄能器1的能量最大程度地释放；液压泵/马达4通过传动装置6带动发电机/电动机7的发电机，在电压调节器9的调节下输出稳压电能，转换后的电能在逆变/整流器11的整流作用下输出两相电流，在控制8吸合电气开关14的情况下把电能输出使用。

可以看出，本实施例具有如下优点：

另一方面，本发明还提供了一种能量转换方法，该方法基于上述能量转换装置，包括如下步骤：控制待储存电能输入发电机；控制电动机通过传动装置带动液压泵，将液压油泵入蓄能器。

进一步地，能量转换方法还可以进一步包括将储存的电能转换为电能再利用的步骤，这就要求能量转换装置还包括液压马达、发电机和第二传动装置。发电机通过第二传动装置与液压马达动力连接；液压马达的受控端与控制器的第四输出端相连接。

需要说明的是，上述能量转换方法依赖于上述说明的能量转换装置，并且，工作原理相似，能量转换方法的相关内容在能量转换装置中做了说明。相互之间互相参照即可。本发明在此不做进一步的说明。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种能量转换装置，其特征在于，包括：

电动机、第一传动装置、液压泵和蓄能器；

其中，所述电动机通过所述第一传动装置与所述液压泵动力连接；

所述液压泵与所述蓄能器通过油路相连接。

2.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，还包括：

压力传感器和控制器；

所述压力传感器用于测量所述蓄能器内液压油的压力；

所述控制器的第一输入端与所述压力传感器的信号输出端相连接，所述控制器的第一输出端与所述液压泵的控制端相连接，所述控制器用于根据所述压力传感器采集的压力信号调节所述液压泵的排量。

3.根据权利要求2所述的能量转换装置，其特征在于，还包括：

逆变器；

所述逆变器的输出端与所述电动机相连接；

并且，所述逆变器的受控端与所述控制器的第二输出端电连接。

4.根据权利要求3所述的能量转换装置，其特征在于，还包括：

选择阀；

所述选择阀串联于所述液压泵与所述蓄能器相连通的所述油路中；

并且，所述选择阀的受控端与所述控制器的第三输出端电连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的能量转换装置，其特征在于，还包括：

液压马达、发电机和第二传动装置；

所述发电机通过所述第二传动装置与所述液压马达动力连接；

所述液压马达的受控端与所述控制器的第四输出端相连接。

6.根据权利要求5所述的能量转换装置，其特征在于，还包括：

整流器；

所述整流器的输入端与所述发电机相连接；

并且，所述整流器的受控端与所述控制器的第五输出端电连接。

7.根据权利要求6所述的能量转换装置，其特征在于，还包括：

电压调节器；

所述电压调节器连接于所述发电机与所述整流器之间。

8.根据权利要求7所述的能量转换装置，其特征在于，

所述电动机与所述发电机为一体，所述第一传动装置与所述第二传动装置为一体；所述液压泵与液压马达为一体；以及，所述逆变器与所述整流器为一体；并且，

所述能量转换装置还包括选择开关；

所述选择开关用于选择连接所述电动机，或者，选择连接所述发电机与所述电压调节器。

9.一种能量转换方法，其特征在于，所述方法基于如权利要求1所述的能量转换装置，包括如下步骤：

控制待储存电能输入所述发电机；

控制所述电动机通过所述传动装置带动所述液压泵，将液压油泵入所述蓄能器。

10.根据权利要求9所述的能量转换方法，其特征在于，

所述能量转换装置还包括液压马达、发电机和第二传动装置；

所述液压马达的受控端与所述控制器的第四输出端相连接，所述能量转换方法进一步包括如下步骤：

控制储存于所述蓄能器中的能量输入所述液压马达；

控制所述液压马达通过所述传动装置带动所述发电机，将所述蓄能器中的能量转换为电能。