專利名稱：能量轉換裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及能源領域，特別涉及一種能量轉換裝置及方法。
背景技術：
發(fā)電機(Generators)是將其他形式的能源轉換成電能的機械設備,它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅動，水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變、太陽等產生的能量轉化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉換為電能。但是，目前存在的一個問題是，在某些情況下，對于發(fā)電廠而言，很有可能存在發(fā)電高峰期，而這個發(fā)電高峰期也許對應的卻是用電低谷期，因此，在這個時間段內，發(fā)電機轉換的電能過剩，而電能過剩將產生能源的浪費和環(huán)境污染等問題；與此同時，在另外的時間段，發(fā)電廠可能處于發(fā)電低峰期，而此時卻對應用電高峰期，將出現用電供不應求的局面，影響工業(yè)生產和日常生活。有鑒于此，如何將用電高峰期的電能轉化成其他形式的能源存儲起來，以備需要時使用，是亟需解決的問題。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提 出一種能量轉換裝置及方法，以將用電高峰期的電能轉化成其他形式的能源存儲起來，以備需要時使用，進而節(jié)約能源。第一方面，本發(fā)明公開了一種能量轉換裝置，包括電動機、第一傳動裝置、液壓泵和蓄能器；其中，所述電動機通過所述第一傳動裝置與所述液壓泵動力連接；所述液壓泵與所述蓄能器通過油路相連接。進一步地，上述能量轉換裝置還包括壓力傳感器和控制器；所述壓力傳感器用于測量所述蓄能器內液壓油的壓力；所述控制器的第一輸入端與所述壓力傳感器的信號輸出端相連接，所述控制器的第一輸出端與所述液壓泵的控制端相連接，所述控制器用于根據所述壓力傳感器采集的壓力信號調節(jié)所述液壓泵的排量。進一步地，上述能量轉換裝置還包括逆變器；所述逆變器的輸出端與所述電動機相連接；并且，所述逆變器的受控端與所述控制器的第二輸出端電連接。進一步地，上述能量轉換裝置還包括選擇閥；所述選擇閥串聯于所述液壓泵與所述蓄能器相連通的所述油路中；并且，所述選擇閥的受控端與所述控制器的第三輸出端電連接。進一步地，上述能量轉換裝置還包括液壓馬達、發(fā)電機和第二傳動裝置；所述發(fā)電機通過所述第二傳動裝置與所述液壓馬達動力連接；所述液壓馬達的受控端與所述控制器的第四輸出端相連接。進一步地，上述能量轉換裝置還包括整流器；所述整流器的輸入端與所述發(fā)電機相連接；并且，所述整流器的受控端與所述控制器的第五輸出端電連接。進一步地，上述能量轉換裝置還包括電壓調節(jié)器；所述電壓調節(jié)器連接于所述發(fā)電機與所述整流器之間。進一步地，上述能量轉換裝置還包括所述電動機與所述發(fā)電機為一體，所述第一傳動裝置與所述第二傳動裝置為一體；所述液壓泵與液壓馬達為一體；以及，所述逆變器與所述整流器為一體；并且，所述能量轉換裝置還包括選擇開關；所述選擇開關用于選擇連接所述電動機，或者，選擇連接所述發(fā)電機與所述電壓調節(jié)器。本發(fā)明能量轉換裝置將電能輸入到電動機中，通過第一傳動裝置帶動液壓泵工作，液壓油經液壓油泵入蓄能器中，以液壓能的形式存儲起來。由此可以見，通過這種方式可以將過剩的電能存起來。例如，對發(fā)電廠而言，可以在發(fā)電高峰期把過剩電能存儲起來待限電期利用，這樣就可以緩解電廠壓力，減少污染。并且，能量轉換裝置結構簡單，在只需要增大蓄能器容積的情況下就可以實現大范圍的儲能效果，使用成本低。第二方面，本發(fā)明還公開了一種能量轉換方法，所述方法基于上述的能量轉換裝置，包括如下步驟:控制待儲存電能輸入所述發(fā)電機；控制所述電動機通過所述傳動裝置帶動所述液壓泵，將液壓油泵入所述蓄能器。進一步地，上述能量轉換方法中，所述能量轉換裝置還包括液壓馬達、發(fā)電機和第二傳動裝置；所述發(fā)電機通過所述第二傳動裝置與所述液壓馬達動力連接；所述液壓馬達的受控端與所述控制器的第四輸出端相連接，所述能量轉換方法進一步包括如下步驟:控制儲存于所述蓄能器中的能量輸入所述液壓馬達；控制所述液壓馬達通過所述傳動裝置帶動所述發(fā)電機，將所述蓄能器中的能量轉換為電能。本發(fā)明能量轉換方法將電能輸入到電動機中，通過第一傳動裝置帶動液壓泵工作，液壓油經液壓油泵入蓄能器中，以液壓能的形式存儲起來。由此可見，通過這種方式可以將過剩的電能存起來。例如，對發(fā)電廠而言，可以在發(fā)電高峰期把過剩電能存儲起來待限電期利用，這樣就可以緩解電廠壓力，減少污染。并且，能量轉換裝置結構簡單，在只需要增大蓄能器容積的情況下就可以實現大范圍的儲能效果，使用成本低。


·構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:圖1為本發(fā)明能量轉換裝置第一實施例的結構示意圖；圖2為本發(fā)明能量轉換裝置第二實施例的結構示意圖；圖3為本發(fā)明能量轉換裝置第三實施例的結構示意圖；圖4為本發(fā)明能量轉換裝置優(yōu)選實施例的結構示意圖。附圖標記說明110電氣能量系統(tǒng)210 電動機220發(fā)電機310第一傳動裝置320第二傳動裝置410液壓泵420液壓馬達
510油箱610蓄能器710壓力傳感器810控制器I蓄能器2壓力傳感器3選擇閥4液壓泵/馬達5油箱

6傳動裝置7發(fā)電機/電動機8控制器9電壓調節(jié)器10選擇開關11逆變/整流器12電氣能量系統(tǒng)13操作信號輸入端14電氣開關
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。下面結合圖1至圖4，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例作進一步詳細說明。參照圖1，圖1為本發(fā)明能量轉換裝置第一實施例的結構示意圖。本實施例能量轉換裝置包括電動機210、第一傳動裝置310、液壓泵410和蓄能器610 ;其中，電動機210通過第一傳動裝置310與液壓泵410動力連接；液壓泵410與蓄能器610通過油路相連接。下面，對蓄能器610進行說明。油箱510中的液壓油是不可壓縮液體，因此，單純利用液壓油是無法蓄積壓力能的，必須依靠其他介質來轉換、蓄積壓力能。例如，氣體式蓄能器由油液部分和帶有氣密封件的氣體部分組成，蓄能器中的油液部分與油箱510接通。當壓力升高時油液進入蓄能器，氣體被壓縮，電氣能量系統(tǒng)中的電能被轉換為壓縮氣體的勢能。當然，也可以使用其他類型的蓄能器，例如，彈簧式、重錘式蓄能器也都在本發(fā)明的保護范圍之內。本發(fā)明對此不做限定。由此可見，在本實施例中:電氣系統(tǒng)能量110電能輸入到電動機中，通過第一傳動裝置310帶動液壓泵410工作，油箱510中的液壓油經液壓油泵入蓄能器610中，以液壓能的形式存儲起來。由此可以見，通過這種方式可以將過剩的電能存起來。例如，對發(fā)電廠而言，可以在發(fā)電高峰期把過剩電能存儲起來待限電期利用，這樣就可以緩解電廠壓力，減少污染。并且，能量轉換裝置結構簡單，在只需要增大蓄能器容積的情況下就可以實現大范圍的儲能效果，成本低廉。參照圖2，圖2為本發(fā)明能量轉換裝置第二實施例的結構示意圖。進一步地，上述能量轉換裝置還包括壓力傳感器710和控制器810 ;壓力傳感器710用于測量蓄能器610內液壓油的壓力；控制器810的第一輸入端與壓力傳感器710的信號輸出端相連接，控制器810的第一輸出端與液壓泵410的控制端相連接，控制器810用于根據壓力傳感器710采集的壓力信號調節(jié)液壓泵410的排量。本實施例相對于圖1所示的實施例增加的壓力傳感器710和控制器810。該壓力傳感器710用于測量蓄能器410內液壓油的壓力。這里需要對壓力傳感器710采集的液壓油的壓力做進一步的說明。事實上，對于蓄能器內部而言，有兩部壓力，其一是氣體壓力，其二是液體壓力，液體壓力越大，氣體壓力越大。壓力傳感器可以直接采集液壓油的壓力，也可以采集氣體的壓力，因為氣體的壓力可以體現液壓油的壓力；也就是說，可以通過間接測量的方式來測量液壓油的壓力。本發(fā)明對于壓力傳感器采集的具體對象不做限定，只要數據能夠體現液壓油的壓力即可。控制器810根據壓力傳感器710反饋的壓力信號調節(jié)液壓泵410的排量，進而調節(jié)進入蓄能器液體部分的油的壓力，使油箱510中的液壓油能夠最大范圍為地存儲電氣能量系統(tǒng)Iio中的電能,進而能夠實現更好地節(jié)能。更加優(yōu)選的，上述能量轉換裝置還包括逆變器；逆變器的輸出端與電動機相連接；并且，逆變器的受控端與控制器的第二輸出端電連接。逆變器的用處在于將電氣能量系統(tǒng)110中的電能逆變?yōu)槿嚯娏鳎缓髮⑦@個三相電流輸入電動機。該逆變過程為本領域技術人員所習知的，對于逆變器的具體結構，本實施例在此不做進一步地說明。需要說明的是，假設電氣能量系統(tǒng)110 中的電能就是三相電流的形式，則無需這個逆變器。更加優(yōu)選地，上述能量轉換裝置還包括選擇閥；選擇閥串聯于液壓泵與蓄能器相連通的油路中；并且，選擇閥的受控端與控制器的第三輸出端電連接。增加該選擇閥的目的是，能夠更好的配合壓力傳感器710和控制器810進行能量的轉化。當需要繼續(xù)儲存能量時，將選擇閥打開，是液壓閥410與蓄能器610之間的油路打開。否則，將該閥關閉。參照圖3，圖3為本發(fā)明能量轉換裝置第三實施例的結構示意圖。本實施例能量轉換裝置包括電動機210、第一傳動裝置310、液壓泵410和蓄能器610 ;其中，電動機210通過第一傳動裝置310與液壓泵410動力連接；液壓泵410與蓄能器610通過油路相連接。同時，本實施例能量轉換裝置還包括液壓馬達420、發(fā)電機220和第二傳動裝置320 ;發(fā)電機220通過第二傳動裝置320與液壓馬達420動力連接；液壓馬達420的受控端與控制器810的第四輸出端相連接。本實施例能夠將電能轉換為液壓能，同時也能將液壓能轉換為電能。其中，電能轉化為液壓能的結構與原理在上述實施例中已經進行說明，本實施例在此不再進行過多說明。在電能被存儲為液壓能后，若需要重新利用這部分液壓能，則是一個液壓能釋放的過程。具體來說，就是調節(jié)液壓馬達420的排量，使蓄能器610的液壓能通過第二傳動裝置320帶動發(fā)電機220發(fā)電，進而，使液壓能可以盡可能的釋放。因此，從本實施例具有如下優(yōu)點:
I)實現電能與液壓能、液壓能與動能之間轉換，并把液壓能儲存起來，使能量能夠按時間需要來利用。對發(fā)電廠而言，可以在發(fā)電高峰期把過剩電能存儲起來待限電期利用，這樣就可以緩解電廠壓力，減少污染。2)結構簡單，使用成本低；在只需要增大蓄能器容積的情況下就可以實現大范圍的儲能效果。更加優(yōu)選地，如上述第二實施例，上述能量轉換裝置還包括壓力傳感器710和控制器810 ;壓力傳感器710用于測量蓄能器610內液壓油的壓力；控制器810的第一輸入端與壓力傳感器710的信號輸出端相連接，控制器810的第一輸出端與液壓泵410的控制端相連接，控制器810用于根據壓力傳感器710采集的壓力信號調節(jié)液壓泵410和液壓馬達420的排量，使油箱510中的液壓油能夠最大范圍地存儲電氣能量系統(tǒng)110中的電能，或者，使液壓能量可以最大范圍的轉化為電能，進而能夠實現更好地節(jié)能。更加優(yōu)選地，能量轉換裝置還包括整流器；整流器的輸入端與發(fā)電機220相連接；并且，整流器的受控端與控制器的第五輸出端電連接。該整流器的作用是，由液壓能轉換而來的電能在整流器的作用下輸出兩相電流。更加優(yōu)選地，能量轉換裝置還包括電壓調節(jié)器；電壓調節(jié)器連接于發(fā)電機220與整流器之間。該電壓調節(jié)器用于控制發(fā)電機220輸出穩(wěn)定的電能。電壓調節(jié)器的結構為本領域技術人員所習知，本發(fā)明在此不做說明。更加優(yōu)選地，電動機210與發(fā)電機220為一體，第一傳動裝置與第二傳動裝置為一體；液壓泵與液壓馬達為一體；以及，逆變器與整流器為一體；并且，能量轉換裝置還包括選擇開關；選擇開關用于選擇連接電動機210， 或者，選擇連接發(fā)電機220與電壓調節(jié)器。下面參照圖4，對本發(fā)明能量轉換裝置優(yōu)選實施例進行詳細說明。本實施例在于提供一種電能轉化儲存再利用的節(jié)能型裝置。該裝置能不受地理環(huán)境條件約束，能在各種環(huán)境因素和地理條件下工作；電能轉換后的液壓能可以再次轉換成電能利用，對發(fā)電廠而言，可以在發(fā)電高峰期把過剩電能存儲起來待限電期利用，這樣就可以緩解電廠壓力，減少污染。此外，電能轉換后的液壓能也可以帶動發(fā)電廠的輔機工作或作其它用途。電氣能量系統(tǒng)12中的電能輸入發(fā)電機/電動機7中的電動機后，傳動裝置6帶動液壓泵/馬達4中的液壓泵，把電能轉換成液壓能，液壓能通過蓄能器I儲存起來；蓄能器I的液壓能根據控制器8給出的信號控制釋放開關，釋放出來的液壓能帶動液壓泵/馬達4，液壓泵/馬達4通過傳動裝置6帶動發(fā)電機/電動機7中的發(fā)電機轉換成電能。具體工作原理說明如下:(I)能量儲存過程給控制器8的操作信號輸入端13輸入能量儲存信號,控制器8控制電氣開關14,電氣能量系統(tǒng)I中的電能通過逆變/整流器11中的逆變器以及控制器8逆變?yōu)槿嚯娏?，同時，控制器8根據操作信號控制選擇開關10，選取發(fā)電機/電動機7的電動機，不選擇電壓調節(jié)器9，發(fā)電機/電動機7中的電動機通過傳動裝置6帶動液壓泵/馬達4，控制器8控制選擇閥3處于打開狀態(tài)，同時根據壓力傳感器2反饋的信號調節(jié)液壓泵/馬達4中液壓泵的排量，調節(jié)進入蓄能器中I的液壓油的壓力，使油箱5的液壓油能夠最大范圍地存儲電氣能量系統(tǒng)12中的電能。
(2)能量釋放過程控制器8的操作信號輸入端13輸入能量釋放信號，控制器8控制選擇閥3處于打開狀態(tài)，同時控制選擇開關10，選取電壓調節(jié)器9以及發(fā)電機/電動機7的發(fā)電機；蓄能器I儲存的液壓能帶動液壓泵/馬達4中的馬達，控制器8實時根據壓力傳感器2反饋的信號調節(jié)液壓泵/馬達4中馬達的排量，使蓄能器I的能量最大程度地釋放；液壓泵/馬達4通過傳動裝置6帶動發(fā)電機/電動機7的發(fā)電機，在電壓調節(jié)器9的調節(jié)下輸出穩(wěn)壓電能，轉換后的電能在逆變/整流器11的整流作用下輸出兩相電流，在控制8吸合電氣開關14的情況下把電能輸出使用。可以看出，本實施例具有如下優(yōu)點:I)實現電能與液壓能、液壓能與動能之間轉換，并把液壓能儲存起來，使能量能夠按時間需要來利用。對發(fā)電廠而言，可以在發(fā)電高峰期把過剩電能存儲起來待限電期利用，這樣就可以緩解電廠壓力，減少污染。2)結構簡單，使用成本低；在只需要增大蓄能器容積的情況下就可以實現大范圍的儲能效果。另一方面，本發(fā)明還提供了一種能量轉換方法，該方法基于上述能量轉換裝置，包括如下步驟:控制待儲存電能輸入發(fā)電機；控制電動機通過傳動裝置帶動液壓泵，將液壓油泵入蓄能器。進一步地，能量轉換方法還可以進一步包括將儲存的電能轉換為電能再利用的步驟，這就要求能量轉換裝置還包括液壓馬達、發(fā)電機和第二傳動裝置。發(fā)電機通過第二傳動裝置與液壓馬達動力連接；液壓馬達的受控端與控制器的第四輸出端相連接。需要說明的是，上述能量轉換方法依賴于上述說明的能量轉換裝置，并且，工作原理相似，能量轉換方法的相 關內容在能量轉換裝置中做了說明。相互之間互相參照即可。本發(fā)明在此不做進一步的說明。以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種能量轉換裝置，其特征在于，包括: 電動機、第一傳動裝置、液壓泵和蓄能器； 其中，所述電動機通過所述第一傳動裝置與所述液壓泵動力連接； 所述液壓泵與所述蓄能器通過油路相連接。
2.根據權利要求1所述的能量轉換裝置，其特征在于，還包括: 壓力傳感器和控制器； 所述壓力傳感器用于測量所述蓄能器內液壓油的壓力； 所述控制器的第一輸入端與所述壓力傳感器的信號輸出端相連接，所述控制器的第一輸出端與所述液壓泵的控制端相連接，所述控制器用于根據所述壓力傳感器采集的壓力信號調節(jié)所述液壓泵的排量。
3.根據權利要求2所述的能量轉換裝置，其特征在于，還包括: 逆變器； 所述逆變器的輸出端與所述電動機相連接； 并且，所述逆變器的受控端與所述控制器的第二輸出端電連接。
4.根據權利要求3所 述的能量轉換裝置，其特征在于，還包括: 選擇閥； 所述選擇閥串聯于所述液壓泵與所述蓄能器相連通的所述油路中； 并且，所述選擇閥的受控端與所述控制器的第三輸出端電連接。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的能量轉換裝置，其特征在于，還包括: 液壓馬達、發(fā)電機和第二傳動裝置； 所述發(fā)電機通過所述第二傳動裝置與所述液壓馬達動力連接； 所述液壓馬達的受控端與所述控制器的第四輸出端相連接。
6.根據權利要求5所述的能量轉換裝置，其特征在于，還包括: 整流器； 所述整流器的輸入端與所述發(fā)電機相連接； 并且，所述整流器的受控端與所述控制器的第五輸出端電連接。
7.根據權利要求6所述的能量轉換裝置，其特征在于，還包括: 電壓調節(jié)器； 所述電壓調節(jié)器連接于所述發(fā)電機與所述整流器之間。
8.根據權利要求7所述的能量轉換裝置，其特征在于， 所述電動機與所述發(fā)電機為一體，所述第一傳動裝置與所述第二傳動裝置為一體；所述液壓泵與液壓馬達為一體；以及，所述逆變器與所述整流器為一體；并且， 所述能量轉換裝置還包括選擇開關； 所述選擇開關用于選擇連接所述電動機，或者，選擇連接所述發(fā)電機與所述電壓調節(jié)器。
9.一種能量轉換方法，其特征在于，所述方法基于如權利要求1所述的能量轉換裝置，包括如下步驟: 控制待儲存電能輸入所述發(fā)電機； 控制所述電動機通過所述傳動裝置帶動所述液壓泵，將液壓油泵入所述蓄能器。
10.根據權利要求9所述的能量轉換方法，其特征在于， 所述能量轉換裝置還包括液壓馬達、發(fā)電機和第二傳動裝置； 所述發(fā)電機通過所述第二傳動裝置與所述液壓馬達動力連接； 所述液壓馬達的受控端與所述控制器的第四輸出端相連接，所述能量轉換方法進一步包括如下步驟: 控制儲存于 所述蓄能器中的能量輸入所述液壓馬達； 控制所述液壓馬達通過所述傳動裝置帶動所述發(fā)電機，將所述蓄能器中的能量轉換為電能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能量轉換裝置及方法。其中，能量轉換裝置包括電動機、第一傳動裝置、液壓泵和蓄能器；其中，所述電動機通過所述第一傳動裝置與所述液壓泵動力連接；所述液壓泵與所述蓄能器通過油路相連接。本發(fā)明將電能輸入到電動機中，通過第一傳動裝置帶動液壓泵工作，經液壓油泵入蓄能器中，以液壓能的形式存儲起來。由此可以見，通過這種方式可以將過剩的電能存起來。例如，對發(fā)電廠而言，可以在發(fā)電高峰期把過剩電能存儲起來待限電期利用，這樣就可以緩解電廠壓力，減少污染。并且，能量轉換裝置結構簡單，在只需要增大蓄能器容積的情況下就可以實現大范圍的儲能效果，使用成本低。
文檔編號H02J15/00GK103248129SQ20131013213
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月17日 優(yōu)先權日2013年4月17日
發(fā)明者陳克雷, 王新富 申請人:三一重機有限公司