專(zhuān)利名稱(chēng)：新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，尤其是一種應(yīng)用于微電網(wǎng)系統(tǒng)的新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
微電網(wǎng)技術(shù)憑借其在節(jié)能、環(huán)保及應(yīng)對(duì)突發(fā)事件上的優(yōu)勢(shì)，業(yè)已成為21世紀(jì)電力系統(tǒng)最重要的研究熱點(diǎn)。利用風(fēng)力、光伏等清潔能源是微電網(wǎng)的主要優(yōu)點(diǎn)之一，但自然資源波動(dòng)性和間歇性的特點(diǎn)直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定和電能質(zhì)量，遂使得儲(chǔ)能系統(tǒng)及裝置在微電網(wǎng)構(gòu)建中的重要性日益得到廣泛認(rèn)可與關(guān)注。目前微電網(wǎng)中普遍采用蓄電池儲(chǔ)能裝置平抑微網(wǎng)系統(tǒng)的功率平衡，但蓄電池儲(chǔ)能存在循環(huán)壽命短、電池剩余容量難于準(zhǔn)確檢測(cè)計(jì)算且存在生產(chǎn)過(guò)程及廢舊處置中的污染轉(zhuǎn) 移問(wèn)題，增加構(gòu)建微網(wǎng)系統(tǒng)成本以及環(huán)保壓力。壓縮空氣儲(chǔ)能(CAES)具有使用周期長(zhǎng)、環(huán)境友好且儲(chǔ)存剩余能量易于監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)備受關(guān)注，被認(rèn)為是新世紀(jì)極具前景的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。目前研究的壓縮空氣蓄能技術(shù)多采用空氣壓縮機(jī)將用電低谷的多余電能以壓縮空氣的形式儲(chǔ)存在封閉的巖洞內(nèi)；而在用電高峰時(shí)，壓縮空氣再與天然氣混合、燃燒、膨脹以驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，壓縮空氣儲(chǔ)能主要完成電網(wǎng)的削峰填谷，但工作過(guò)程需與天然氣混合燃燒，導(dǎo)致廢氣排放產(chǎn)生環(huán)境污染，另外對(duì)地理?xiàng)l件(存儲(chǔ)壓縮氣體的巖洞)依賴(lài)較大，不利于微電網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建。發(fā)明專(zhuān)利US7086231B2披露了一種新型的壓縮空氣儲(chǔ)能裝置，膨脹發(fā)電采用無(wú)需燃料配合的渦輪機(jī)完成膨脹釋能，有效降低環(huán)境污染，同時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)完成壓縮儲(chǔ)能，而由膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)完成膨脹釋能，結(jié)構(gòu)復(fù)雜不利于微電網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建，加大了微電網(wǎng)構(gòu)建成本，系統(tǒng)所用的壓縮機(jī)和膨脹機(jī)也存在氣動(dòng)轉(zhuǎn)化效率低下的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用于微電網(wǎng)系統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用雙向PWM變流器完成壓縮儲(chǔ)能裝置和微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量交互，PWM變流器的柔性控制可有效降低逆變電壓諧波對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響，同時(shí)作為整流器使用時(shí)可結(jié)合比例閥門(mén)的控制調(diào)節(jié)渦旋機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)渦旋機(jī)膨脹功能的最大功率跟蹤和效率跟蹤，提高壓縮儲(chǔ)能裝置的供電能力和轉(zhuǎn)化效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案—種新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括渦旋復(fù)合機(jī)、儲(chǔ)氣罐，所述渦旋復(fù)合機(jī)與儲(chǔ)氣罐之間通過(guò)兩條并聯(lián)的氣體通路相連，其中一路上設(shè)有單向閥，另一路上設(shè)有比例電磁閥 ’禍旋復(fù)合機(jī)通過(guò)變速裝置與永磁同步電機(jī)相連，永磁同步電機(jī)通過(guò)雙向PWM變流器與微電網(wǎng)相連；所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)設(shè)有輔助性負(fù)載，所述輔助性負(fù)載通過(guò)IGBT連接于雙向PWM變流器與微電網(wǎng)相連的直流母線(xiàn)上；前述各電器元件均通過(guò)線(xiàn)路與中央控制器相連。所述雙向PWM變流器與微電網(wǎng)相連的電路上設(shè)有吸合開(kāi)關(guān)。[0009]所述輔助性負(fù)載為設(shè)置于儲(chǔ)氣罐內(nèi)的電阻絲。所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)設(shè)有壓力和溫度傳感器。所述永磁同步電機(jī)上設(shè)有電機(jī)角速度傳感器。所述微電網(wǎng)上設(shè)有交流電流傳感器。所述直流母線(xiàn)上設(shè)有直流母線(xiàn)電壓和電流傳感器。 所述變速裝置上設(shè)有速度控制器，變速裝置為變速器。所述壓力和溫度傳感器、電機(jī)角速度傳感器、交流電流傳感器、直流母線(xiàn)電壓和電流傳感器、比例電磁閥、PWM變流器、吸合開(kāi)關(guān)、IGBT和速度控制器分別與中央控制器相連。本實(shí)用新型中的壓力和溫度傳感器、電機(jī)角速度傳感器、交流電流傳感器、直流母線(xiàn)電壓和電流傳感器、比例電磁閥、PWM變流器、吸合開(kāi)關(guān)、IGBT、速度控制器和中央控制器均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。本實(shí)用新型中的渦旋式復(fù)合機(jī)與已公開(kāi)的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)201110002249，名稱(chēng)為《用于壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的渦旋式壓縮一膨脹復(fù)合機(jī)》中的復(fù)合機(jī)完全相同，該專(zhuān)利申請(qǐng)對(duì)渦旋式復(fù)合機(jī)的工作原理和工作過(guò)程有較為詳細(xì)的介紹和說(shuō)明，在此不再贅述。本實(shí)用新型中，PWM是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫(xiě)，中文譯為脈沖寬度調(diào)制，簡(jiǎn)稱(chēng)脈寬調(diào)制。CCU是Central Control Unit的縮寫(xiě)，中文譯文為中央控制器。IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的縮寫(xiě)，中文譯文為絕緣柵雙極型
晶體管。渦旋壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、無(wú)污染、泄漏小和氣動(dòng)轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于空調(diào)、醫(yī)藥等領(lǐng)域，特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)壓縮儲(chǔ)能和膨脹釋能的一機(jī)復(fù)用，而且逆轉(zhuǎn)完成膨脹功能時(shí)依然繼承了壓縮功能高能量轉(zhuǎn)化效率的優(yōu)點(diǎn)，其氣動(dòng)能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)45 %，遠(yuǎn)高于葉輪式膨脹機(jī)20 %的轉(zhuǎn)化效率；同時(shí)該結(jié)構(gòu)配合電機(jī)的一機(jī)復(fù)用功能可實(shí)現(xiàn)壓縮儲(chǔ)能和膨脹釋能的機(jī)械結(jié)構(gòu)一體化。當(dāng)微電網(wǎng)系統(tǒng)中新能源產(chǎn)生功率大于負(fù)載功率時(shí)，電機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)渦旋機(jī)(壓縮模式)進(jìn)行壓縮儲(chǔ)能，而在負(fù)載功率不足時(shí)，渦旋機(jī)運(yùn)行在膨脹模式驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電實(shí)現(xiàn)膨脹釋能，從而完成氣體內(nèi)能和電能的高效轉(zhuǎn)化。本實(shí)用新型由渦旋復(fù)合機(jī)(具有壓縮和膨脹復(fù)用功能)、永磁同步電機(jī)(具有電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)功能)、雙向PWM變流器、單向閥、比例電磁閥、儲(chǔ)氣罐、變速裝置以及輔助性負(fù)載等組成，當(dāng)微電網(wǎng)中存在多余功率時(shí)，在輔助性負(fù)載協(xié)調(diào)控制下起動(dòng)渦旋復(fù)合機(jī)，將多余功率以壓縮空氣的形式進(jìn)行能量?jī)?chǔ)存，此時(shí)PWM變流器運(yùn)行在逆變狀態(tài)、電機(jī)則運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，輔助性負(fù)載消耗渦旋復(fù)合起動(dòng)過(guò)程中的系統(tǒng)多余功率，同時(shí)當(dāng)氣罐壓力較大時(shí)，微電網(wǎng)多余功率無(wú)法驅(qū)動(dòng)渦旋復(fù)合機(jī)進(jìn)行壓縮儲(chǔ)能時(shí)，起動(dòng)輔助性負(fù)載消耗此部分多余功率；當(dāng)微網(wǎng)中負(fù)載功率不足時(shí)，由比例電磁閥根據(jù)差額功率動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)供氣壓力，渦旋復(fù)合機(jī)運(yùn)行在膨脹釋能工作模式，PWM變流器則將發(fā)電機(jī)輸出進(jìn)行整流并通過(guò)直流母線(xiàn)補(bǔ)充不足功率。本實(shí)用新型的有益效果是可平衡微電網(wǎng)系統(tǒng)中負(fù)載功率，實(shí)現(xiàn)“平峰填谷”功能；減小風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電功率隨機(jī)波動(dòng)對(duì)微電網(wǎng)穩(wěn)定性影響，降低微電網(wǎng)系統(tǒng)中柴油機(jī)的啟停頻率，有效改善負(fù)載供電質(zhì)量；采用渦旋復(fù)合機(jī)膨脹釋能時(shí)不需其他燃料配合，因此不存在傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電技術(shù)中的環(huán)境污染問(wèn)題；基于潤(rùn)旋復(fù)合機(jī)和電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)一體化系統(tǒng)，有效降低了壓縮儲(chǔ)能裝置的成本和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性；專(zhuān)利中實(shí)現(xiàn)壓縮儲(chǔ)能裝置和微電網(wǎng)能量交互的雙向PWM變流器可有效減小逆變諧波，降低發(fā)熱及振動(dòng)對(duì)電機(jī)壽命的影響，采用的基于比例閥門(mén)和PWM變流器調(diào)速可有效提高膨脹釋能的能量轉(zhuǎn)化效率；輔助性負(fù)載可有效減低渦旋復(fù)合機(jī)(壓縮儲(chǔ)能)啟動(dòng)過(guò)程的微電網(wǎng)功率平衡問(wèn)題，并且輔助性負(fù)載產(chǎn)生熱量可通過(guò)對(duì)儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體加熱，提高壓縮氣體內(nèi)能，進(jìn)一步提高本實(shí)用新型的能量轉(zhuǎn)化效率。

圖I表示了壓縮儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖2表示了壓縮儲(chǔ)能裝置控制輸入和輸出信號(hào)；圖3表示了壓縮儲(chǔ)能裝置控制結(jié)構(gòu)圖；圖4表示了壓縮儲(chǔ)能裝置的雙向PWM變流器的控制結(jié)構(gòu)；圖5表示了壓縮儲(chǔ)能裝置的控制流程圖。本專(zhuān)利所設(shè)計(jì)的壓縮儲(chǔ)能裝置(如圖I)包括儲(chǔ)氣罐(①)、渦旋復(fù)合機(jī)(⑤)、永磁同步電機(jī)(⑦)、雙向PWM變流器(⑧)、(③)、(①)其中I.輔助性負(fù)載，2.儲(chǔ)氣罐，3.比例電磁閥，4.單向閥，5.渦旋復(fù)合機(jī)，6.變速裝置，7.永磁同步電機(jī)，8.雙向PWM變流器，9. IGBT，10.吸合開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I-圖5所示，一種應(yīng)用于微電網(wǎng)系統(tǒng)的新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括渦旋復(fù)合機(jī)5、儲(chǔ)氣罐2，所述渦旋復(fù)合機(jī)5與儲(chǔ)氣罐2之間通過(guò)兩條并聯(lián)的氣體通路相連，其中一路上設(shè)有單向閥4，另一路上設(shè)有比例電磁閥3 ;渦旋復(fù)合機(jī)5通過(guò)變速裝置6與永磁同步電機(jī)7相連，永磁同步電機(jī)7通過(guò)雙向PWM變流器8與微電網(wǎng)相連；所述儲(chǔ)氣罐2內(nèi)設(shè)有輔助性負(fù)載1，所述輔助性負(fù)載I通過(guò)IGBT9連接于雙向PWM變流器8與微電網(wǎng)相連的直流母線(xiàn)上；前述各電器元件均通過(guò)線(xiàn)路與中央控制器相連。雙向PWM變流器8與微電網(wǎng)相連的電路上設(shè)有吸合開(kāi)關(guān)10。輔助性負(fù)載I為設(shè)置于儲(chǔ)氣罐2內(nèi)的電阻絲。儲(chǔ)氣罐2內(nèi)設(shè)有壓力和溫度傳感器。永磁同步電機(jī)7上設(shè)有電機(jī)角速度傳感器。微電網(wǎng)上設(shè)有交流電流傳感器。直流母線(xiàn)上設(shè)有直流母線(xiàn)電壓和電流傳感器。變速裝置6上設(shè)有速度控制器，變速裝置6為變速器。壓力和溫度傳感器、電機(jī)角速度傳感器、交流電流傳感器、直流母線(xiàn)電壓和電流傳感器、比例電磁閥3、PWM變流器8、吸合開(kāi)關(guān)10、IGBT9和速度控制器分別與中央控制器相連。渦旋式復(fù)合機(jī)5是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與氣體內(nèi)能相互轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備，在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下壓縮儲(chǔ)能，將多余電能以壓縮空氣的形式儲(chǔ)存，而在高壓氣體驅(qū)動(dòng)下逆轉(zhuǎn)，將壓縮氣體內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)以補(bǔ)充微電網(wǎng)不足功率。渦旋式復(fù)合機(jī)5與儲(chǔ)氣罐2之間有兩條氣體通路其中一通路安裝有單向閥4，以防止高壓氣體逆流；另一通路裝有比例電磁閥3。當(dāng)渦旋復(fù)合機(jī)5工作于壓縮模式時(shí)，比例電磁閥3完全關(guān)閉，渦旋式復(fù)合機(jī)5排出高壓氣體經(jīng)過(guò)通路單向閥4存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣罐2 ;當(dāng)渦旋式復(fù)合機(jī)5工作于膨脹模式時(shí)，由于單向閥4的阻斷作用，氣體經(jīng)比例電磁閥3單向流入渦旋式復(fù)合機(jī)5內(nèi)進(jìn)行膨脹。儲(chǔ)氣罐2是壓縮空氣存儲(chǔ)設(shè)備，其罐體內(nèi)嵌有電阻絲(輔助性負(fù)載I)，可對(duì)罐內(nèi)氣體進(jìn)行加熱以提高壓縮氣體內(nèi)能；輔助性負(fù)載I在IGBT 9的驅(qū)動(dòng)下，輔助渦旋復(fù)合機(jī)5調(diào)控微電網(wǎng)功率，吸收壓縮儲(chǔ)能無(wú)法消耗的多余能量。永磁同步電機(jī)7是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵設(shè)備，系統(tǒng)運(yùn)行壓縮模式時(shí)，其運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)；而運(yùn)行在膨脹模式時(shí)，其運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。變速裝置6主要完成渦旋復(fù)合機(jī)5和永磁同步電機(jī)7的轉(zhuǎn)速匹配，以提高渦旋復(fù)合機(jī)5的運(yùn)行效率。雙向PWM變流器8具有逆變和整流復(fù)合功能，系統(tǒng)運(yùn)行在壓縮模式時(shí)，將微電網(wǎng)多余能量逆變成交流電，驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)7完成壓縮儲(chǔ)能的功能；而在系統(tǒng)運(yùn)行在膨脹模式時(shí)，在比例電磁閥3的配合下，對(duì)渦旋復(fù)合機(jī)5進(jìn)行最大功率跟蹤控制和最大效率跟蹤控制，以提高氣動(dòng)轉(zhuǎn)化效率。 根據(jù)微電網(wǎng)控制單元的功率控制指令和檢測(cè)的直流母線(xiàn)電壓，存在如下三種工作模式I.輔助負(fù)載模式當(dāng)微電網(wǎng)的功率指令大于零，但由于儲(chǔ)氣罐2內(nèi)氣壓較大，無(wú)法啟動(dòng)渦旋復(fù)合機(jī)5運(yùn)行時(shí),此部分功率完全由輔助性負(fù)載I進(jìn)行平抑,產(chǎn)生的能量對(duì)儲(chǔ)氣罐2內(nèi)氣體加熱，以提高儲(chǔ)氣罐2內(nèi)氣體內(nèi)能。2.壓縮儲(chǔ)能模式當(dāng)微電網(wǎng)的功率指令大于零，且滿(mǎn)足渦旋復(fù)合機(jī)5啟動(dòng)條件，此時(shí)進(jìn)入壓縮儲(chǔ)能模式，渦旋復(fù)合機(jī)5壓縮儲(chǔ)能和輔助性負(fù)載I協(xié)調(diào)運(yùn)行以吸收微電網(wǎng)多余能量；由于儲(chǔ)氣罐2壓力使其存在較大負(fù)載轉(zhuǎn)矩，渦旋復(fù)合機(jī)5啟動(dòng)過(guò)程無(wú)法完全吸收微電網(wǎng)所要求功率，此時(shí)輔助性負(fù)載I吸收此部分差額功率；由于雙向PWM變流器8功率等級(jí)以及直流母線(xiàn)電壓限制，渦旋復(fù)合機(jī)5存在由最高轉(zhuǎn)速和儲(chǔ)氣罐2壓力所決定的最大吸收功率，輔助性負(fù)載I可有效吸收超過(guò)渦旋復(fù)合機(jī)5最大吸收功率多余的功率。3.膨脹模式當(dāng)微電網(wǎng)的功率指令小于零，啟動(dòng)渦旋式復(fù)合機(jī)5將壓縮氣體內(nèi)能膨脹釋能以補(bǔ)充電網(wǎng)所需不足功率，系統(tǒng)運(yùn)行在膨脹模式，在此模式下，渦旋復(fù)合機(jī)5可根據(jù)微電網(wǎng)的功率指令以及儲(chǔ)氣罐2氣體壓力，渦旋復(fù)合機(jī)5可運(yùn)行在最大功率模式以及最大效率跟蹤模式。壓縮空氣儲(chǔ)能所存能量可通過(guò)儲(chǔ)氣罐2內(nèi)氣體壓力及溫度進(jìn)行有效估計(jì)，壓力和溫度可通過(guò)壓力和溫度傳感器進(jìn)行檢測(cè)，并基于壓力和溫度估計(jì)渦旋復(fù)合機(jī)壓縮儲(chǔ)能模式的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和膨脹模式的最大膨脹功率。上述兩個(gè)關(guān)鍵值決定壓縮儲(chǔ)能裝置的工作模式以及相應(yīng)控制策略?？刂撇呗?如圖5所示)Pmg :微電網(wǎng)的功率指令；Tcoffl 由儲(chǔ)氣罐2氣體壓力所估計(jì)的渦旋式復(fù)合機(jī)5的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；Peffl 由儲(chǔ)氣罐2氣體壓力所估計(jì)渦旋復(fù)合機(jī)5 (膨脹模式)產(chǎn)生的最大功率Tfflax :對(duì)應(yīng)微電網(wǎng)功率指令以及渦旋復(fù)合機(jī)5 (壓縮模式)最低轉(zhuǎn)速所提供的最大轉(zhuǎn)矩；I.若Pmc > 0，但Tmax < Tcom,即儲(chǔ)氣罐2內(nèi)氣體壓力較大，多余的能量無(wú)法驅(qū)動(dòng)壓縮模式。直流母線(xiàn)吸合開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，輔助性負(fù)載I吸收微電網(wǎng)多余功率PK，通過(guò)調(diào)節(jié)IGBT 9的占空比,維持直流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定,并將此部分能量對(duì)罐內(nèi)氣體加熱,提高壓縮氣體內(nèi)能。2.若Pk > 0，且Tmax > Tcoffl,直流母線(xiàn)吸合開(kāi)關(guān)吸合，渦旋復(fù)合機(jī)5運(yùn)行在壓縮儲(chǔ)能模式，比例電磁閥3關(guān)閉，此時(shí)微電網(wǎng)多余功率主要由壓縮儲(chǔ)能進(jìn)行吸收，渦旋復(fù)合機(jī)5的轉(zhuǎn)速參考由微電網(wǎng)直流母線(xiàn)電壓控制器獲得，轉(zhuǎn)速參考大于零，通過(guò)圖4所示的永磁同步電機(jī)7的轉(zhuǎn)速矢量控制快速跟蹤，提高微電網(wǎng)多余功率平衡速度和直流母線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)速度，同時(shí)設(shè)置id為零，有效降低了電機(jī)內(nèi)部損耗，提高了系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效率。而對(duì)于渦旋復(fù)合機(jī)5啟動(dòng)過(guò)程以及最大吸收功率的微電網(wǎng)多余功率通過(guò)調(diào)控IGBT 9的占空比進(jìn)行柔性吸收，并對(duì)儲(chǔ)氣罐2內(nèi)氣體進(jìn)行加熱。3.若Pk < 0,潤(rùn)旋式復(fù)合機(jī)5工作在膨脹模式。若PMe < Pem時(shí)，潤(rùn)旋復(fù)合機(jī)5有 足夠能力補(bǔ)充微電網(wǎng)不足功率，此時(shí)渦旋復(fù)合機(jī)5運(yùn)行在最大效率工作模式，可通過(guò)比例電磁閥3和雙向PWM變流器8的協(xié)調(diào)控制，在滿(mǎn)足微電網(wǎng)所需功率的基礎(chǔ)上，以最大發(fā)電效率為目標(biāo)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)供氣壓力以提高氣動(dòng)轉(zhuǎn)化效率；若Pk > Pail時(shí)，渦旋復(fù)合機(jī)5無(wú)法完全提供微電網(wǎng)不足功率，此時(shí)渦旋復(fù)合機(jī)5運(yùn)行在最大功率運(yùn)行模式，比例電磁閥3開(kāi)度最大，以?xún)?chǔ)氣罐2內(nèi)氣壓作為渦旋復(fù)合機(jī)5的供氣壓力，微電網(wǎng)不足功率由微電網(wǎng)中的后備電源(柴油機(jī))進(jìn)行平抑。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。
權(quán)利要求1.一種新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征是，包括渦旋式復(fù)合機(jī)、儲(chǔ)氣罐，所述渦旋式復(fù)合機(jī)與儲(chǔ)氣罐之間通過(guò)兩條并聯(lián)的氣體通路相連，其中一路上設(shè)有單向閥，另一路上設(shè)有比例電磁閥；渦旋式復(fù)合機(jī)通過(guò)變速裝置與永磁同步電機(jī)相連，永磁同步電機(jī)通過(guò)雙向PWM變流器與微電網(wǎng)相連；所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)設(shè)有輔助性負(fù)載，所述輔助性負(fù)載通過(guò)IGBT連接于雙向PWM變流器與微電網(wǎng)相連的直流母線(xiàn)上；前述各電器元件均通過(guò)線(xiàn)路與中央控制器相連。
2.如權(quán)利要求I所述的新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征是，所述雙向PWM變流器與微電網(wǎng)相連的電路上設(shè)有吸合開(kāi)關(guān)。
3.如權(quán)利要求2所述的新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征是，所述輔助性負(fù)載為設(shè)置于儲(chǔ)氣罐內(nèi)的電阻絲。
4.如權(quán)利要求3所述的新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征是，所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)設(shè)有壓力和溫度傳感器。
5.如權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于微電網(wǎng)系統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征是，所述永磁同步電機(jī)上設(shè)有電機(jī)角速度傳感器。
6.如權(quán)利要求5所述的新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征是，所述微電網(wǎng)上設(shè)有交流電流傳感器。
7.如權(quán)利要求6所述的新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征是，所述直流母線(xiàn)上設(shè)有直流母線(xiàn)電壓和電流傳感器。
8.如權(quán)利要求7所述的新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征是，所述變速裝置上設(shè)有速度控制器，變速裝置為變速器。
9.如權(quán)利要求8所述的新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征是，所述壓力和溫度傳感器、電機(jī)角速度傳感器、交流電流傳感器、直流母線(xiàn)電壓和電流傳感器、比例電磁閥、PWM變流器、吸合開(kāi)關(guān)、IGBT和速度控制器分別與中央控制器相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括渦旋復(fù)合機(jī)、儲(chǔ)氣罐，渦旋復(fù)合機(jī)與儲(chǔ)氣罐之間通過(guò)兩條并聯(lián)的氣體通路相連，其中一路上設(shè)有單向閥，另一路上設(shè)有比例電磁閥；渦旋復(fù)合機(jī)通過(guò)變速裝置與永磁同步電機(jī)相連，永磁同步電機(jī)通過(guò)雙向PWM變流器與微電網(wǎng)相連；儲(chǔ)氣罐內(nèi)設(shè)有輔助性負(fù)載，所述輔助性負(fù)載通過(guò)IGBT連接于雙向PWM變流器與微電網(wǎng)相連的直流母線(xiàn)上；前述各電器元件均通過(guò)線(xiàn)路與中央控制器相連。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了渦旋機(jī)膨脹功能的最大功率跟蹤和效率跟蹤，提高了壓縮儲(chǔ)能裝置的供電能力和轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號(hào)F02C6/16GK202500657SQ20122010069
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者張承慧, 李珂, 王吉紅, 田崇翼, 荊業(yè)飛, 褚曉廣 申請(qǐng)人:山東大學(xué)