ITCS20110001A1

ITCS20110001A1 - ELECTROMECHANICAL DEVICE FOR CONVERSION EQUIPMENT OF THE MECHANICAL ENERGY OF THE MARINE WAVES IN CURRENT DC STABILIZED BY ELECTRO-MECHANICAL FLYWHEEL.

Info

Publication number: ITCS20110001A1
Application number: IT000001A
Authority: IT
Inventors: Valentini Valentino
Original assignee: Valentini Valentino
Priority date: 2011-01-17
Filing date: 2011-01-17
Publication date: 2012-07-18

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Dell’Invenzione Industriale dal Titolo: Dispositivo elettromeccanico per apparati di conversione della energia meccanica delle onde marine in corrente PC stabilizzata mediante volano elettromeccanico Of the Industrial Invention entitled: Electromechanical device for equipment for converting the mechanical energy of marine waves into PC current stabilized by an electromechanical flywheel

STATO ANTERIORE DELLA TECNICA: BACKGROUND OF THE TECHNIQUE:

I sistemi di elettro-generazione dalle onde marine che adottano i galleggianti soffrono particolarmente del grave difetto di generare energia elettrica in modo variabile con la periodicità dell'onda (5-20s). Questa variabilità del flusso di energia non è stato ritenuta gestibile nella forma elettrica mediante ricorso a batterie o condensatori perchè questi avrebbero ingombro e/o peso e costi esorbitanti. The marine wave electro-generation systems that use floats particularly suffer from the serious defect of generating electricity in a variable manner with the wave periodicity (5-20s). This variability of the energy flow was not considered manageable in the electrical form by using batteries or capacitors because these would have space and / or weight and exorbitant costs.

OBIETTIVO CHE L'INNOV AZIONE INTENDE RAGGIUNGERE: Questo grave limite che sovrasta i vantaggi della semplicità ed economicità costruttiva e manutentiva degli apparati di elettrogenerazione marini con galleggiante ha indotto ì tecnici a ricorrere a dispositivi di trasmissione idraulica della forza utile delle onde ed a compensare le variazioni di flusso energetico con tecniche di pressurizzazione pneumatica complesse e di scarso rendimento. OBJECTIVE THAT INNOV ATION INTENDS TO ACHIEVE: This serious limitation that overrides the advantages of the simplicity and cost-effectiveness of construction and maintenance of marine electrogeneration equipment with float has induced technicians to resort to hydraulic transmission devices of the useful force of the waves and to compensate for the variations in energy flow with complex and low-performance pneumatic pressurization techniques.

ANALISI DEL RISULTATO RAGGIUNTO: ANALYSIS OF THE RESULT ACHIEVED:

Il dispositivo oggetto della presente invenzione rappresenta una soluzione a detto problema, con una struttura di poche parti mobili, di dimensioni e peso relativamente piccoli rispetto agli apparati tradizionali che consente rendimenti elevati e a più basso costo costruttivo e di manutenzione. Inoltre detto dispositivo consente di realizzare, con Tausilio di idonei mezzi elettronici, apparati elettrogeneratori caratterizzati da efficace stabilizzazione elettrica e dotati di grande facilità, semplicità e flessibilità di controllo, con ottimizzazione in tempo reale della produzione di energia elettrica DC in ogni còndizione utile di mare. The device object of the present invention represents a solution to said problem, with a structure of few moving parts, of relatively small dimensions and weight compared to traditional apparatuses which allows high efficiency and lower construction and maintenance costs. Moreover, said device allows to realize, with the aid of suitable electronic means, generator apparatuses characterized by effective electrical stabilization and equipped with great ease, simplicity and flexibility of control, with real-time optimization of the production of DC electricity in every useful sea condition. .

La tensione di uscita DC ottenuta con detto dispositivo è sufficientemente stabile per essere idonea all 'utilizzo in convertitori DC-AC sia per il trasferimento diretto in rete dell’energia così prodotta, sia per uso domestico autonomo. The DC output voltage obtained with this device is sufficiently stable to be suitable for use in DC-AC converters both for the direct transfer of the energy thus produced into the network and for autonomous domestic use.

Il dispositivo oggetto della presente invenzione è caratterizzato dall’avere: The device object of the present invention is characterized by having:

• almeno un motore-generatore come unica interfaccia diretta tra il galleggiante e la struttura fissa dell’apparato. Detto motore sarà di tipo brushless preferibilmente con rotore a magneti a poli alternati se rotativo, o a riluttanza variabile e con armatura fissa al galleggiante se lineare. La struttura a flusso trasversale consente di avere le densità di forza necessarie per questo tipo di applicazione; • at least one motor-generator as the only direct interface between the float and the fixed structure of the apparatus. Said motor will be of the brushless type, preferably with alternating pole magnet rotor if rotary, or with variable reluctance and with armature fixed to the float if linear. The transverse flow structure allows to have the necessary force densities for this type of application;

• un volano elettromeccanico con motore di azionamento in corrente continua che se collegato direttamente in parallelo alla linea di potenza DC si comporta come un condensatore di alta capacità, ma se interfacciato elettricamente con tecnica PWM in modalità corrente alla stessa linea DC, sotto controllo di feedback da un idoneo circuito di controllo, opera come stabilizzatore della tensione della linea di potenza DC. • an electromechanical flywheel with direct current drive motor which if connected directly in parallel to the DC power line behaves like a high capacity capacitor, but if electrically interfaced with PWM technique in current mode to the same DC line, under feedback control by a suitable control circuit, it acts as a stabilizer of the voltage of the DC power line.

L’invenzione verrà ora descritta più dettagliatamente con riferimento a disegno allegato in cui The invention will now be described in more detail with reference to the attached drawing in which

Fig. 1 è lo schema elettrico generale a blocchi dell’apparato e dei mezzi di controllo impiegati; Fig. 1 is the general block wiring diagram of the apparatus and the control means used;

Descrizione dettagliata Detailed description

In Fig. 1 è illustrato uno schema elettrico funzionale a blocchi del dispositivo oggetto della presente invenzione composto dai tre elementi caratteristici dell’invenzione: il motore di elettrogenerazione 1, il volano di stabilizzazione 13, il circuito di potenza e controllo 4, collegati alla linea 8 in corrente continua accessibile all’utenza. E importante i collegamenti di alimentazione dei driver 5 e 10 del motore 1 , del volano 13 rispettivamente e del condensatore C siano più corti possibile per minimizzare le induttanze parassite tra i driver e la linea di potenza 8. Il condensatore C serve a ridurre gli effetti della modulazione PWM ad alta frequenza. Fig. 1 illustrates a functional block diagram of the device object of the present invention consisting of the three characteristic elements of the invention: the electrogeneration motor 1, the stabilization flywheel 13, the power and control circuit 4, connected to the line 8 in direct current accessible to users. It is important that the power connections of the drivers 5 and 10 of the motor 1, of the flywheel 13 respectively and of the capacitor C are as short as possible to minimize the parasitic inductances between the drivers and the power line 8. The capacitor C serves to reduce the effects high frequency PWM modulation.

Il motore 1, con statore e rotore (o armatura) uno fisso al galleggiante e l’altro fìsso alla struttura di aggancio (o scorrimento), è collegato alla sezione elettrica di potenza e governo 4 tramite la linea 2 di alimentazione delle fasi ed le linee 3 di collegamento ai sensori di posizione rotorica, non mostrati in figura. The motor 1, with stator and rotor (or armature) one fixed to the float and the other fixed to the coupling (or sliding) structure, is connected to the electrical power and control section 4 through the phase supply line 2 and the lines 3 for connection to the rotor position sensors, not shown in the figure.

Analogamente il motore del volano è mostrato in alimentazione PWM come stabilizzatore. Questa soluzione è preferibile a quella senza modulazione PWM che renderebbe il motore del volano elettricamente equivalente ad un condensatore di capacità molto elevata e richiederebbe più costosi accorgimenti per evitare carichi attivi bruschi o corto circuiti sulla linea di potenza DC. Similarly the flywheel motor is shown in PWM power supply as a stabilizer. This solution is preferable to the one without PWM modulation which would make the flywheel motor electrically equivalent to a very high capacity capacitor and would require more expensive measures to avoid abrupt active loads or short circuits on the DC power line.

La struttura dei driver e delle logiche di controllo elettronico è materia tecnica di arte ormai matura e non presenta difficoltà per l’esperto del ramo, per cui è sufficiente per il resto di questa descrizione limitarsi ai principi di funzionamento del dispositivo dell’invenzione in oggetto. The structure of the drivers and of the electronic control logics is a technical subject of the art by now mature and does not present difficulties for the skilled in the art, therefore it is sufficient for the rest of this description to limit oneself to the operating principles of the device of the invention in question. .

Il driver 5 di alimentazione del motore 1 tramite la linea 16 fornisce alla unità di controllo 20 (LC) il valore della tensione auto indotta nelle fasi statoriche che, come noto, è proporzione alla velocità relativa tra rotore e statore al traferro e quindi alla velocità relativa tra struttura portante e galleggiante. Tramite la linea 18 l’unità di controllo imposta la corrente di fase Ifm e quindi la forza di interazione Fi tra galleggiante e struttura portante in valore e segno. Ricordiamo che, per motori a riluttanza variabile, non solo è Fi- Ifm<2>ma anche la struttura del driver è diversa. The power supply driver 5 of the motor 1 through the line 16 supplies the control unit 20 (LC) with the value of the self-induced voltage in the stator phases which, as known, is a proportion to the relative speed between rotor and stator at the air gap and therefore to the speed relative between the supporting structure and the float. Through line 18 the control unit sets the phase current Ifm and therefore the interaction force Fi between the float and the bearing structure in value and sign. Recall that, for variable reluctance motors, not only is Fi-Ifm <2> but also the structure of the driver is different.

Analogamente anche per il volano il momento di coppia viene impostato con la lìnea 26 e il valore della velocità angolare vengono trasmesse alla 20 sulla linea 25. Similarly also for the flywheel the torque moment is set with the line 26 and the value of the angular velocity are transmitted to the 20 on the line 25.

Disponendo inoltre dei valori di corrente dei sensori 6,7 e 9 rispettivamente erogate Ig dal motore 1 , lu dalla linea DC 8 e Iv dal volano, l’unità elettronica di controllo 20 dispone di tutti gli elementi per la gestione programmata più efficiente dello scambio energetico tra le varie unità come negli scopi della presente invenzione. Also having the current values of the sensors 6,7 and 9 respectively delivered Ig by the motor 1, lu by the DC line 8 and Iv by the flywheel, the electronic control unit 20 has all the elements for the most efficient programmed management of the exchange energy between the various units as in the purposes of the present invention.

RIVENDICAZIONI

1} Dispositivo elettromeccanico per apparati di conversione della energia meccanica delle onde marine in corrente DC stabilizzata mediante volano elettromeccanico caratterizzato dall’avere: 1} Electromechanical device for equipment for converting the mechanical energy of marine waves into DC current stabilized by an electromechanical flywheel characterized by having:

• almeno un motore a corrente continua rotativo o lineare di interfaccia diretta tra galleggianti e parti fisse al suolo o a piattaforme galleggianti, e elettricamente interfacciato con tecnica PWM reversibile in modalità corrente con la linea elettrica di utenza in corrente continua. • at least one rotary or linear direct current motor with direct interface between floats and fixed parts on the ground or floating platforms, and electrically interfaced with the reversible PWM technique in current mode with the direct current user power line.

• almeno un volano elettromeccanico in corrente continua, in funzione di condensatore di filtro in parallelo alla linea di potenza o di stabilizzatore, se esso è collegato tramite interfaccia PWM reversibile a detta linea di potenza; • at least one electromechanical flywheel in direct current, acting as a filter capacitor in parallel with the power line or as a stabilizer, if it is connected via a reversible PWM interface to said power line;

• mezzi elettronici di controllo e governo elettronico sia per detto motore che per detto volano elettromeccanico; • electronic control and electronic steering means for both said motor and said electromechanical flywheel;

2} Dispositivo secondo la rivendicazione 1) caratterizzato dall’impiego di motori rotanti o lineari con struttura brushless 2} Device according to claim 1) characterized by the use of rotary or linear motors with brushless structure

Claims

are broadcast at 20 on line 25, Moreover, having the current values of the sensors 6,7 and 9 respectively delivered Ig by the motor 1, Iu by the DC line 8 and Iv by the flywheel, the electronic control unit 20 has all the elements for the most efficient programmed management of the exchange. energy between the various units as in the purposes of the present invention, CLAIMS 1) Electromechanical device for equipment for converting the mechanical energy of marine waves into DC current stabilized by an electromechanical flywheel characterized by having: • at least one rotary or linear direct current motor with direct interface between floats and fixed parts on the ground or floating platforms, and electrically interfaced with the reversible PWM technique in current mode with the direct current user power line, • at least one electromechanical flywheel in direct current, acting as a filter capacitor in parallel with the power line or as a stabilizer, if it is connected via a reversible PWM interface to said power line; • electronic control and electronic steering means for both said motor and said electromechanical flywheel; 2) Device according to claim 1) characterized by the use of rotary or linear motors with cross-flow brushless structure.