CN109450221A - 发电系统以及发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程装备领域，提供一种发电系统，其包括：蓄电装置、动力机构以及发电机构，动力机构电连接于蓄电装置。发电机构传动连接于动力机构，并且发电机构被配置于在动力机构的带动下发电并输出电力。本发明采用蓄电装置作为动力源，避免了使用汽油或柴油等燃料作为动力的来源，从而使得发电过程不造成空气污染和噪声污染，适合用于给常用电器供电以及为电瓶车等设备的储电装置充电。

Description

发电系统以及发电装置

技术领域

本发明涉及电力装置领域，具体而言，涉及一种发电系统以及发电装置。

背景技术

发电机是将能量转换为电能的机械设备。目前，常见的发电装置通常采用水轮机、汽轮机、汽油机、柴油机或其他的动力机械驱动，将水流、气流、燃料或原子核裂变产生的能量转化为机械能，再由发电机基于电磁感应定律和电磁力定律将机械能转化为电能。在许多商用和家用的场景下，汽油机和柴油机因其能作为备用的电源装置而较受欢迎。然而，在采用汽油机和柴油机发电时，汽油或柴油的燃烧排出物会造成空气污染，并且，汽油机和柴油机的发电过程会产生大量噪声。

发明内容

本发明实施例提供一种发电系统以及发电装置，以避免在发电过程中产生空气污染和噪声污染。

第一方面，本发明实施例提供一种发电系统，其包括：蓄电装置、动力机构以及发电机构，动力机构电连接于蓄电装置。发电机构传动连接于动力机构，并且发电机构被配置于在动力机构的带动下发电并输出电力。

本发明提供的蓄电装置，本发明采用蓄电装置作为动力源，避免了使用汽油或柴油等燃料作为动力的来源，从而使得发电过程不造成空气污染和噪声污染。

在一个可能的设计中，蓄电装置包括多个蓄电池，多个蓄电池电连接，多个蓄电池被配置为向动力机构供电。

使用多个蓄电池同时为动力机构供电，能够确保动力机构具有足够的动力来驱动发电机构，以确保发电机构能够输出足够电能。

在一个可能的设计中，动力机构包括电动机，电动机电连接于蓄电装置，电动机被配置为将蓄电装置提供的电能转化为机械能。

将电动机电连接于蓄电装置，能够通过电动机将电能转换为机械能，另外，采用电动机易于实现转速控制，进而有利于对发电系统进行控制。

在一个可能的设计中，发电系统还包括电机控制器，电机控制器电连接于蓄电装置和电动机，电机控制器被配置为控制电动机的启停并控制电动机的电流大小。

电动机的转速与发电机构的发电量相关，由于电机控制器能够实现对电动机进行实时控制，因此在实现对电机实时控制的同时也能控制发电机构的发电量。

在一个可能的设计中，动力机构还包括变速组件，变速组件传动连接于电动机和发电机构。

通过在电动机的输出端和发电机构之间设置变速组件，可以改变电动机的输出转速，以使发电机构的输入端的转速适于发电的要求，避免造成产生的电压过高或过低。

在一个可能的设计中，发电系统还包括整流元件，整流元件电连接于发电机构和蓄电装置。

通过在发电机构与蓄电装置之间设置整流元件，可以将发电机构输出的交流电转换为直流电。在将交流电转换为直流电后，发电机构的输出的电力能够为蓄电池充电。通过这样的配置，能够确保发电机构输出的电满足负载要求的情况下将部分电力储存起来，充分利用能源并减少能耗。

在一个可能的设计中，发电系统还包括变压器和稳压器，变压器电连接于发电机构和稳压器，稳压器电连接于负载。

通过在发电机构的输出端设置稳压器，能够使发电机构输出的电压稳定，并且通过在发电机构的输出端设置变压器，能够根据需要将输出的电压改变成所需的电压。

发电系统还包括发电机控制器，发电机控制器电连接于发电机构，发电机控制器被配置为实时地监测发电机构的发电量。

通过设置发电机控制器，发电系统的实时发电量能够得到实时的监控，确保在发电系统运行时发电量能够稳定的输出。

在一个可能的设计中，发电机控制器通信连接于电机控制器；在发电量小于阈值时，发电机控制器向电机控制器发出增大电动机的电流的指令，电机控制器响应于指令增大电动机的电流。

在这种可能的设计中，通过使发电机控制器通信连接于电机控制器，在发电机构的发电量不满足要求时，可以通过借助电机控制器来增大电动机的输入电流，而电动机的输入电流与电动机的转速直接相关，从而便实现实时地控制发电机构的发电量。

第二方面，本发明实施例提供了一种发电装置，其包括本发明第一方面提供的发电系统以及操作台，发电系统设置在操作台上。

鉴于本发明提供的发电装置包括以上提供的发电系统，本发明提供的发电装置采用蓄电装置作为动力源，避免了使用汽油或柴油等燃料来作为动力的来源，从而使得发电过程无空气污染、无噪声污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的发电系统的一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的发电系统的蓄电装置电连接于电动机的示意图；

图3为本发明实施例提供的发电系统的传动带轮组的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的发电系统的另一种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的发电系统的变压器的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的发电系统的整流器电连接于变压器的次级线圈和蓄电装置的电路图。

图标：100-发电系统；110-蓄电装置；111-蓄电池；112-导线；120-动力机构；121-电动机；122-传动带轮组；1221-输入带轮；1222-输出带轮；130-发电机构；140-电机控制器；150-变压器；151-初级线圈；152-次级线圈；153-铁芯；160-整流桥；200-负载。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，本发明提供一种发电系统100，其包括蓄电装置110、动力机构120以及发电机构130。动力机构120电连接于蓄电装置110，发电机构130传动连接于动力机构120，并且发电机构130被配置于在动力机构120的带动下发电并输出电力。本发明采用蓄电装置110作为动力源，而不使用汽油或柴油等燃料的作为动力的来源，从而使得发电过程无空气污染、无噪声污染。

进一步地，请参照图2，蓄电装置110包括多个蓄电池111，多个蓄电池111通过导线112以串联或并联的方式连接在一起。具体地，在一个实施例中，采用了6个蓄电池111，每个蓄电池111均为输出电压为12V、输出电流为20A的铅酸蓄电池，如图2所示，6个蓄电池111串联连接。在其他可选实施例中，本领域技术人员可选用其他类型的蓄电池111，例如，磷酸铁锂电池等。也可根据需要选择不同数量或不同参数的蓄电池111，例如，在另一个实施例中，选用了4个输出电压为12V、输出电流为30A的铅酸蓄电池。使用多个蓄电池111同时为动力机构120供电，能够确保动力机构120具有足够的动力来驱动发电机构130，以确保发电机构130能够输出足够电能。

进一步地，请继续参照图2，蓄电装置110的正极和负极与动力机构120电连接在一起。如图2所示，动力机构120包括电动机121。电动机121为本领域技术人员常用的直流电动机。在本实施例中，电动机121为直流永磁无刷电动机，具体地，电动机121的额定工作电压为72V，额定功率为5000W，额定电流为69A。由此，在电连接的状态下，蓄电装置110能够为电动机121供电并保证电动机121正常转动。在其他实施例中，电动机121性能参数的选择可根据蓄电装置110的性能参数而定。采用电动机121易于实现转速控制，进而有利于对发电系统100进行控制。

进一步地，由于电动机121输出的转速通常比较大，因此在实际应用中需要采用变速机构对电动机121输出的转速进行变速处理。请参照图3，动力机构120还包括变速组件，在本实施例中，变速组件为传动带轮组122。传动带轮组122被配置为对电动机121输出的转速进行改变。传动带轮组122包括输入带轮1221和输出带轮1222。输入带轮1221连接于电动机121的输出轴，输出带轮1222连接于发电机构130的输入轴。在本实施例中，输入带轮1221以键连接的方式连接于电动机121的输出轴的端部，输出带轮1222同样以键连接的方式连接于电动机121的输入轴。输出带轮1222与输入带轮1221的轮径比为6。输出带轮1222与输入带轮1221的轮径选择取决于具体实施时所需变速的比例。本领域技术人员应理解的是，传动带轮组122包括的带轮的个数也不限于此，在另一实施例中，传动带轮组122包括三个带轮。使用带轮传动具有动力传递稳定无冲击、传递过程中噪声小以及成本低的优点。

在其他可选实施例中，动力机构120的变速组件不是传动带轮组122。作为替代地，动力机构120包括齿轮组，齿轮组包括第一齿轮和第二齿轮。第一齿轮安装在电动机121的输出轴上，第二齿轮安装在发电机构130的输入轴上。第一齿轮与第二齿轮啮合，以改变电动机121输出的转速，并将电动机121的动力传递至发电机构130。类似于以上所述带轮传动，根据布置的需要和传动的需要，也可以选用多个齿轮进行变速处理。进一步地，还可以选用变速箱，变速箱的输入端与电动机121连接，输出端连接于发电机构130的输入轴。通过在电动机121的输出端和发电机构130之间设置变速组件，可以改变电动机121的输出转速，以使发电机构130的输入端的转速适于发电的要求，避免造成产生的电压过高或过低。

进一步地，发电机构130是将动能转换为电能的装置。在本实施例中，发电机构130是永磁发电机。发电机构130的性能参数选择为：额定电压为96V、额定电流为23A，额定功率为4000W，额定转速为300转/分，绝缘等级200级，类型为交流三相。当然，发电机构130的种类和性能参数不限于此，在其他可选实施例中，根据蓄电装置110和动力机构120的不同的配置，发电机构130的类型和性能参数可相应地变化。本领域技术人员应理解，发电机构130的种类和性能参数不限于此。发电机构130的种类和性能参数可根据具体的需求而定。

以上为本发明提供的发电系统100的基本结构，如图4所示，采用了电机控制器140来控制电动机121。电机控制器140被配置为控制电动机121的启停并控制输入电流的大小。通常，电机控制器140为与电动机121配套使用的控制器。通过设置电机控制器140，可根据实际需要启动或停止电动机121，并根据发电机构130的发电情况实时地调整电动机121的输入电流的大小，从而调节电动机121的转速。电动机121的转速与发电机构130的发电量相关，由于电机控制器140能够实现对电动机121进行实时控制，因此在实现对电机实时控制的同时也能控制发电机构130的发电量。

进一步地可选地，发电系统100还包括发电机控制器，发电机控制器电连接于发电机构130，发电机控制器被配置为实时地监测发电机构130的发电量。发电机控制器通信连接于电机控制器140。具体地，当发电机构130的发电量小于阈值时，发电机控制器向电机控制器140发出增大电动机121的电流的指令，电机控制器140响应于该指令而增大电动机121的电流。通过设置发电机控制器，发电系统100的实时发电量能够得到实时的监控，确保在发电系统100运行时发电量能够稳定的输出。

请参照图5，为了使发电机构130生成的电力满足负载200的使用，采用变压器150对发电机构130输出的电进行电压变换。具体地，变压器150包括初级线圈151、次级线圈152以及铁芯153。初级线圈151和次级线圈152分别缠绕在铁芯153的相对的两侧。其中，初级线圈151电连接于发电机构130，次级线圈152电连接于负载200。根据电磁感应原理，变压器150的初级线圈151在电连接于发电机构130时，铁芯153中会产生交变磁通并使得次级线圈152产生电压，电压的大小取决于初级线圈151和次级线圈152的匝数比。由此，根据实际的需求，变压器150能够被配置为改变发电机构130产生的交流电的电压，以满足负载200的需求。在一些实施例中，还采用了稳压器来使输出的电压稳定，稳压器电连接于发电机构130。通过在发电机构130的输出端设置变压器150，可以根据需要将输出的电压改变成所需的电压，通过在发电机构130的输出端设置稳压器，能够使发电机构130输出的电压稳定。

在具体实施时，除了将发电机构130发出的电输送至负载200之外，在能够满足负载200使用的同时，还可将发电机构130发出的电输送至蓄电装置110，以确保对能量充分地利用，减少资源浪费。可以选用整流元件来将交流电转化为直流电，以对蓄电装置110进行充电。具体地，整流元件可以是整流桥160。如图6所示，使整流桥160与负载200并联，并使整流桥160的两个输出端分别电连接在蓄电装置110的正负极。

在本实施例中，为了使发电系统100能够满足长时间使用的需求，采用了两组蓄电装置110，每组蓄电装置100包括6个相同型号的12V、20A的蓄电池111。为了测算本实施例中发电机构130输出的电压，采用了电压表进行测算，测得的直接输出的电压值为650V～750V。在本实施例中，在采用了上文中所述的稳压器、变压器150、整流桥160的情况下，为了测算发电系统100的续航时间，操作人员采用了一个额定功率为3000W的电动机121作为负载200，在启动该电动机121后，又先后添加并联连接的额定功率为500W的两个电风扇作为负载200，在带动这几个负载200工作的同时，发电机构130还为蓄电装置110充电续航，在此情况下，经实验测算，蓄电装置100能够工作5.5小时，直至电能耗尽。在电能耗尽后，便可使用充满电的备用的蓄电装置并继续为负载200供电，同时为已经耗尽电能的蓄电装置110充电，经实验测算，充满电的备用蓄电池也能够为上述负载200提供5.5个小时以上的续航时间。由此，在仅采用一组备用电池的情况下，本发明实施例提供的发电系统100便能够充分地满足较大功率电器的长时间使用需求，而在负载200仅为电视机或其他常用家电的情况下，本发明实施例提供的发电系统100便能够充分地满足使用需求，极大地满足了使用者的用电需求。在满足成本要求的情况下，使用者还可以采用三个以上的备用蓄电池组，从而更大程度地满足长时间的使用需求。

本领域技术人员应理解，本发明提供的发电系统100可以通过调整各部件的具体参数(例如，蓄电池111的技术参数和个数、电动机121的技术参数、变速组件的变速比、发电机构130的具体参数等)来实现输出的交流电的电压或功率的改变，在实践中，可根据使用的需求，调整各部件的技术参数来实现低至几百瓦、高至几百千瓦的功率输出。本申请以上实施例仅作为示例示出，并不意味着限定本申请要求保护的范围。

在本发明提供的发电系统中，通过将蓄电装置作为本发明采用蓄电装置作为动力源，避免了使用汽油或柴油等燃料来作为动力的来源，从而使得发电过程无空气污染、无噪声污染。该发电系统能够稳定地输出适于负载使用的交流电，适合用于给常用电器供电、为电瓶车等用电设备充电。

本发明还提供了一种发电装置，其包括以上所描述的发电系统100以及操作台，发电系统100设置在操作台上。操作台由绝缘材料组成，以保证操作人员的生命安全。

鉴于本发明提供的发电装置包括以上提供的发电系统，本发明提供的发电装置采用蓄电装置作为动力源，避免了使用汽油或柴油等燃料来作为动力的来源，从而使得发电过程无空气污染、无噪声污染。该发电系统能够稳定地输出适于负载使用的交流电，适合用于给常用电器供电以及为电瓶车等设备的储电装置充电。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种发电系统，其特征在于，所述发电系统包括：

蓄电装置；

动力机构，所述动力机构电连接于所述蓄电装置；

发电机构，所述发电机构传动连接于所述动力机构，并且所述发电机构被配置于在所述动力机构的带动下发电并输出电力。

2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述蓄电装置包括多个蓄电池，多个蓄电池电连接，多个所述蓄电池被配置为向所述动力机构供电。

3.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述动力机构包括电动机，所述电动机电连接于所述蓄电装置，所述电动机被配置为将所述蓄电装置提供的电能转化为机械能。

4.根据权利要求3所述的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括电机控制器，所述电机控制器电连接于所述蓄电装置和所述电动机，所述电机控制器被配置为控制所述电动机的启停并控制所述电动机的电流大小。

5.根据权利要求3所述的发电系统，其特征在于，所述动力机构还包括变速组件，所述变速组件传动连接于所述电动机和所述发电机构。

6.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括整流元件，所述整流元件电连接于所述发电机构和所述蓄电装置。

7.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括变压器和稳压器，所述变压器电连接于所述发电机构和所述稳压器，所述稳压器电连接于负载。

8.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括发电机控制器，所述发电机控制器电连接于所述发电机构，所述发电机控制器被配置为实时地监测所述发电机构的发电量。

9.根据权利要求8所述的发电系统，其特征在于，所述发电机控制器通信连接于所述电机控制器；

在所述发电量小于阈值时，所述发电机控制器向所述电机控制器发出增大所述电动机的电流的指令，所述电机控制器响应于所述指令增大所述电动机的电流。

10.一种发电装置，其特征在于，所述发电装置包括如权利要求1-9任一项所述的发电系统，以及

操作台，所述发电系统设置在所述操作台上。