CN114337376B - 一种利用开关温差的发电系统 - Google Patents
一种利用开关温差的发电系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114337376B CN114337376B CN202111589763.0A CN202111589763A CN114337376B CN 114337376 B CN114337376 B CN 114337376B CN 202111589763 A CN202111589763 A CN 202111589763A CN 114337376 B CN114337376 B CN 114337376B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- insulator
- inductor
- temperature difference
- power generation
- isolating switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 abstract description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Electromechanical Clocks (AREA)
Abstract
本发明公开了一种利用开关温差的发电系统，包括隔离开关、温差发电片和能量收集电路；隔离开关包括底座、第一绝缘子、第二绝缘子、第一触头座、第二触头座和刀闸；第一绝缘子和第二绝缘子的一端分别与底座相连，另一端分别与第一触头座和第二触头座相连；刀闸的一端与第二触头座转动相连，另一端用于与第一触头座接触；温差发电片设置在隔离开关的刀闸上；能量收集电路的接口端与温差发电片的出线端相连，且安装在隔离开关的刀闸上。本发明有效利用了高压隔离开关运行中产生的废热，利用温差发电技术将其转化为电能，并通过能量收集电路对转化电能进行管理，为输变电设备无源无线传感器提供了一种新型能量补给方式，提高了无源无线传感器工作的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于温差能发电领域，具体涉及一种利用开关温差的发电系统。
背景技术
随着物联网技术的高速发展，无线传感器网络因其可以在无人值守状态下实时监测和采集各种环境或检测对象信息而获得了广泛关注。传统的无线传感器通过外接电源进行供电，但维护成本较高，一定程度上会影响无线传感器的可靠性。因此，利用蓄电池供电的方案应运而生。当电池能量耗尽时，仅需要更换电池即可保证无线传感器的能源供给。但在一些复杂环境下，传感器需要放置在工作人员无法到达的位置时，电池能量一旦耗尽则无线传感器废弃，大大降低了无线传感器的稳定性和可靠性。能量供应问题严重制约了无线传感器的发展。
为解决上述问题，不少学者提出收集无线传感器所处环境中的能量，来实现能源的自己自足。我国的余热资源丰富，广泛分布于各行各业。温差发电技术就是利用废热作为温差发电器件的热源，冷源采用水冷或者风冷等冷却方式，使温差发电器件两端形成一定的温度差，从而在温差发电器件的两端产生热电动势的一种废热回收技术。通过这种方式能将生产生活中不能充分利用的热量进行回收，并将其转换成可直接利用的电能。
近年来，随着使用成本的降低以及公众对于节能环保的不断重视，温差发电技术因其绿色环保等优势被逐渐应用于各类余热回收领域。对于低纬度地区，海洋表面与深海间存在超过20℃的可利用温差，相应地区和国家已陆续建立海洋温差发电系统。此外，利用温差发电技术回收发动机排气余热，也成为近年来温差发电技术应用热点之一，此举可有效提高传统发动机燃油利用效率。但基于输变电设备温差发电技术的研究鲜有报道。通过收集高压隔离开关因导电回路过热产生的热量进行温差发电可以为无源无线传感器提供一种新型能量供应方式，具有重要的理论意义和工程实用价值。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种利用开关温差的发电系统，有效利用了高压隔离开关运行中产生的废热，利用温差发电技术将其转化为电能，并通过能量收集电路对转化电能进行管理，为输变电设备无源无线传感器提供了一种新型能量补给方式，提高了无源无线传感器工作的稳定性。
为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种利用开关温差的发电系统，包括隔离开关、温差发电片和能量收集电路；
所述隔离开关包括底座、第一绝缘子、第二绝缘子、第一触头座、第二触头座和刀闸；所述第一绝缘子和第二绝缘子的一端分别与所述底座相连，另一端分别与所述第一触头座和第二触头座相连；所述刀闸的一端与所述第二触头座转动相连，另一端用于与所述第一触头座接触；
所述温差发电片设置在所述隔离开关的刀闸上；
所述能量收集电路的接口端与所述温差发电片的出线端相连，且安装在所述隔离开关的刀闸上。
可选地，所述温差发电片的热端与所述刀闸连接，实时收集高压隔离开关正常使用过程中产生的热量，冷端为环境温度；所述温差发电片基于塞贝克效应，将冷热端温差转化为电能，并发送给所述能量收集电路，实时收集高压隔离开关正常使用过程中产生的热量，并发送给所述能量收集电路。
可选地，所述温差发电片等效为串联的电压源与第一电阻。
可选地，所述能量收集电路包括相连的升压电路、降压电路和超级电容；
所述升压电路与降压电路之间通过并联有第一电容；
所述升压电路包括第一电感、第一三极管和第一二极管；所述温差发电片与第一电感串联，所述第一三极管与所述温差发电片并联；所述第一二极管与所述第一电感串联；
所述降压电路包括第二电感、第二三极管和第二二极管；所述第二三极管与第二电感串联；所述第二二极管与所述第一电容并联；
所述超级电容的一端与所述第二电感相连，另一端与所述第二二极管相连，用于对转化后的电能进行收集。
可选地，当所述第一三极管关断时，温差发电片和第一电感通过与第一电感串联的第一二极管为第一电容充电；
可选地，当所述第二三极管导通时，所述第一电容的能量经第二电感流向超级电容和负载。
可选地，当所述第二三极管关断时，所述第二电感中存储的能量通过并联的第二二极管向超级电容和负载供能。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明有效利用了(高压)隔离开关运行中产生的废热，利用温差发电技术将其转化为电能，并通过能量收集电路对转化电能进行管理，为输变电设备无源无线传感器提供了一种新型能量补给方式，提高了无源无线传感器工作的稳定性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明实施例的利用开关温差的发电系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的能量收集电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明中提供了一种利用开关温差的发电系统，包括隔离开关、温差发电片50和能量收集电路60；
所述隔离开关包括底座10、第一绝缘子20、第二绝缘子20、第一触头座30、第二触头座30和刀闸40；所述第一绝缘子20和第二绝缘子20的一端分别与所述底座10相连，另一端分别与所述第一触头座30和第二触头座30相连；所述刀闸40的一端与所述第二触头座30转动相连，另一端用于与所述第一触头座30接触；所述刀闸40由于重复机械操作、运行电流过大等因素，长时间运行会产生热量；
所述温差发电片50设置在所述隔离开关的刀闸40上；所述温差发电片50的热端与所述刀闸40连接，实时收集高压隔离开关正常使用过程中产生的热量，冷端为环境温度；所述温差发电片50基于塞贝克效应，将冷热端温差转化为电能，并发送给所述能量收集电路60；
所述能量收集电路60的接口端与所述温差发电片50的出线端相连，且安装在所述隔离开关的刀闸40上。
如图2所示，在本发明的一种具体实施方式中，所述温差发电片50等效为串联的电压源Vin与第一电阻R1；所述能量收集电路60包括相连的升压电路、降压电路和超级电容C2；
所述升压电路与降压电路之间通过并联有第一电容C1；
所述升压电路包括第一电感L1、第一三极管Q1和第一二极管D1；所述温差发电片50与第一电感L1串联，所述第一三极管Q1与所述温差发电片50并联；所述第一二极管D1与所述第一电感L1串联；
所述降压电路包括第二电感L2、第二三极管Q2和第二二极管D2；所述第二三极管Q2与第二电感L2串联；所述第二二极管D2与所述第一电容C1并联；
所述超级电容C2的一端与所述第二电感L2相连，另一端与所述第二二极管D2相连，用于对转化后的电能进行收集，为无源无线传感器供能。
当所述第一三极管Q1关断时，温差发电片50和第一电感L1通过与第一电感L1串联的第一二极管为第一电容C1充电；
当所述第二三极管Q2导通时，所述第一电容C1的能量经第二电感L2流向负载R2。
当所述第二三极管Q2关断时，所述第二电感L2中存储的能量通过并联的第二二极管D2向超级电容C2和负载R2供能。在实际使用过程中，所述负载R2为无源无线传感器。
综上可见，本发明有效利用了(高压)隔离开关运行中产生的废热，利用温差发电技术将其转化为电能，并通过能量收集电路对转化电能进行管理，为输变电设备无源无线传感器提供了一种新型能量补给方式，提高了无源无线传感器工作的稳定性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种利用开关温差的发电系统，其特征在于：包括隔离开关、温差发电片和能量收集电路；
所述隔离开关包括底座、第一绝缘子、第二绝缘子、第一触头座、第二触头座和刀闸；所述第一绝缘子和第二绝缘子的一端分别与所述底座相连，另一端分别与所述第一触头座和第二触头座相连；所述刀闸的一端与所述第二触头座转动相连，另一端用于与所述第一触头座接触；
所述温差发电片设置在所述隔离开关的刀闸上；
所述能量收集电路的接口端与所述温差发电片的出线端相连，且安装在所述隔离开关的刀闸上；
所述温差发电片等效为串联的电压源与第一电阻；
所述能量收集电路包括相连的升压电路、降压电路和超级电容；
所述升压电路与降压电路之间通过并联有第一电容；
所述升压电路包括第一电感、第一三极管和第一二极管；所述温差发电片与第一电感串联，所述第一三极管与所述温差发电片并联；所述第一二极管与所述第一电感串联；
所述降压电路包括第二电感、第二三极管和第二二极管；所述第二三极管与第二电感串联；所述第二二极管与所述第一电容并联；
所述超级电容的一端与所述第二电感相连，另一端与所述第二二极管相连，用于对转化后的电能进行收集。
2.根据权利要求1所述的一种利用开关温差的发电系统，其特征在于：所述温差发电片的热端与所述刀闸连接，实时收集高压隔离开关正常使用过程中产生的热量，冷端为环境温度；所述温差发电片基于塞贝克效应，将冷热端温差转化为电能，并发送给所述能量收集电路。
3.根据权利要求1所述的一种利用开关温差的发电系统，其特征在于：当所述第一三极管关断时，温差发电片和第一电感通过与第一电感串联的第一二极管为第一电容充电。
4.根据权利要求1所述的一种利用开关温差的发电系统，其特征在于：当所述第二三极管导通时，所述第一电容的能量经第二电感流向超级电容和负载。
5.根据权利要求1所述的一种利用开关温差的发电系统，其特征在于：当所述第二三极管关断时，所述第二电感中存储的能量通过并联的第二二极管向超级电容和负载供能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111589763.0A CN114337376B (zh) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | 一种利用开关温差的发电系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111589763.0A CN114337376B (zh) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | 一种利用开关温差的发电系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114337376A CN114337376A (zh) | 2022-04-12 |
| CN114337376B true CN114337376B (zh) | 2024-03-19 |
Family
ID=81054792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111589763.0A Active CN114337376B (zh) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | 一种利用开关温差的发电系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114337376B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1431065A (fr) * | 1965-01-19 | 1966-03-11 | Sectionneur pour fortes intensités électriques | |
| JP2011134741A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Kiyotaka Mizuno | ゼーベック効果による廃熱（排熱）発電シール（シート） |
| CN205140844U (zh) * | 2015-12-10 | 2016-04-06 | 国网四川雅安电力（集团）股份有限公司 | 一种应用于电力系统的隔离开关 |
| CN108631425A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-10-09 | 珠海莲腾清洁能源有限公司 | 一种超宽区域温差发电系统 |
| CN210748801U (zh) * | 2019-09-09 | 2020-06-16 | 郑州大学 | 一种用于饮水机的节能装置 |
-
2021
- 2021-12-23 CN CN202111589763.0A patent/CN114337376B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1431065A (fr) * | 1965-01-19 | 1966-03-11 | Sectionneur pour fortes intensités électriques | |
| JP2011134741A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Kiyotaka Mizuno | ゼーベック効果による廃熱（排熱）発電シール（シート） |
| CN205140844U (zh) * | 2015-12-10 | 2016-04-06 | 国网四川雅安电力（集团）股份有限公司 | 一种应用于电力系统的隔离开关 |
| CN108631425A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-10-09 | 珠海莲腾清洁能源有限公司 | 一种超宽区域温差发电系统 |
| CN210748801U (zh) * | 2019-09-09 | 2020-06-16 | 郑州大学 | 一种用于饮水机的节能装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114337376A (zh) | 2022-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Overview of thermoelectric generation for hybrid vehicles | |
| CN201830182U (zh) | 利用汽车内燃机热量发电的装置 | |
| CN101825075B (zh) | 一种基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统 | |
| CN102739115A (zh) | 一种利用建筑物内外环境温差的发电系统 | |
| CN201876002U (zh) | 基于半导体热电堆与热泵的节能装置 | |
| CN102486494B (zh) | 热电电耗检测系统及方法 | |
| CN1794557A (zh) | 一种发动机排气管余热发电方法及装置 | |
| CN205070938U (zh) | 基于太阳能电池板的温差发电系统 | |
| CN114337376B (zh) | 一种利用开关温差的发电系统 | |
| Wang et al. | Experimental investigation of energy storage and reuse of recovered waste heat based on thermoelectric generation | |
| CN201690390U (zh) | 一种小型户外发电装置 | |
| CN104702153A (zh) | 一种半导体温差发电装置 | |
| CN202918016U (zh) | 一种太阳能光电、光热综合利用的电动汽车充电站 | |
| CN105227132A (zh) | 基于太阳能电池板的温差发电系统 | |
| CN203368370U (zh) | 一种热能量收集的无线数据采集系统 | |
| CN108631425A (zh) | 一种超宽区域温差发电系统 | |
| CN205195600U (zh) | 一种汽车余热发电装置 | |
| CN210246633U (zh) | 一种温差发电装置 | |
| CN205447603U (zh) | 一种改进型太阳能led照明系统及太阳能电池板 | |
| CN211266800U (zh) | 一种能量收集系统 | |
| CN103746606A (zh) | 一种空调teg能量收集器 | |
| CN211008859U (zh) | 一种基于pvt的能源站系统 | |
| CN200997575Y (zh) | 利用汽车水箱的水温实现温差发电装置 | |
| CN204271729U (zh) | 一种二级转换的串联式汽车尾气温差发电装置 | |
| CN209001652U (zh) | 一种双向温差充电装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |