专利名称：能量转换方法
技术领域：
本发明涉及电力工程，可被用于风力和水力发电厂以提供附加的交流电能和其它形式的能量，诸如提供给消费者的热能。
作为选用于一带有非恒定电力和/或轴转频率的风力发电厂的引擎的典型能量转换方法，其轴被机械地连接到具有n相定子绕组的发电机的转子上。按照这种方法，一部分电能从绕组输送到用电器，一部分被转换成其它形式的能量进入储能器—电解槽[专利号RU2015412，1994]。这种方法中使用的装置也包含一个变频器，同样有设计复杂和效率低下的特点。
本发明所揭示的能量转换方法更适宜在非自主式发电厂实现，其引擎轴被机械地连接到分别具有n相和m相定子绕组(n可能不等于m)的至少两台发电机的转子上。来自绕组的一部分电能在储能器里被转换成另一种形式，只有当转子转速与用电器使用的电流频率一致时，来自绕组的一部分电能(至少由一台发电机产生)才能被输送到用电器。保持转子转速的稳定通过开、关储能器负载以及改变同时与用电器连接的至少一台发电机的所有相和/或与用电器断开的至少一台发电机的单个相上的储能器负载来完成。
用电器和/或储能器负载的开关可由处理器根据至少一个电流频率计或转速表的数据来操控的晶闸管完成。
在储能器里一部分电能可以被转换成热能形式，例如通过浸入载热液体的加热元件来进行，并且可以通过调整加热元件的阻值来完成对储能器负载的控制。在加热元件被制成平行的导电板的情况下，较好的负载调整方法是改变板(浸入载热液体)的间距。
这一WPS系统按以下方式工作。当天气无风时，风力引擎轴不旋转，所有的晶闸管(6-8、9-11和22-24)都是关闭的。有风来时，风力引擎轴开始在怠速范围内转动。当转速达到电流频率的50Hz时，处理器25在转速表指令下打开22号晶闸管，将19相位与热水器12的13号加热板连接起来，这时板间距最大。随着转速增加，根据处理器25的指令信号，其调节机构减小13号板的间距，从而实现制动稳定。在13号板间距达到最小而引擎轴转速依然超过所需速率时，处理器25通过23号晶闸管连接20相位和热水器12的14号板，转速频率以对20相位同样方式得到稳定。更进一步，随着风力引擎轴的功率(及其转速)继续提升，1号发电机的第三相21被连接到热水器12上。当1号发电机的所有相(19-21)的功率都达到其额定值后，处理器25通过22-24号晶闸管从热水器12断开19-21相位，而且，随着风力的增加，处理器25通过9-11号晶闸管依次将2号发电机的3-5相位连接到热水器12的16-18号板上。当2号发电机的所有相(3-5相位)的功率都达到其额定值时，通过9-11和6-8号晶闸管，电能输送到用电系统。当风力继续增强，依次连接发电机的19-21相位到热水器12上实现转速频率的稳定。如果用电系统没有消耗电能，两台发电机都被连接到热水器12上。当风力下降时，处理器按相反的次序进行3-5和19-21相位控制的过程。一个WPS可以有两台以上的发电机，那么风力负载范围扩大，供电的时间和供电量也都增加。
工业应用WPS系统作为一辅助发电厂可被用于风力和水力发电系统。
权利要求
1.一种带有非恒定电力和/或轴转频率的发电厂引擎的换能方法，其轴被机械地连接到至少一台具有n相定子绕组的发电机转子上，当部分电能被输送到用电器、而另一部分电能在储能器里被转换成其它形式的能量时，其特征在于，作为一非自主发电厂，包括不少于两台的发电机，另一台发电机也连接到引擎轴上，并且它具有与第一台发电机不同的绕组相数m，只在其转子旋转频率与已消耗电流频率相一致的频率上，才可进行从至少一台发电机的一个绕组向用电器提供电能，这一轴转频率的稳定通过开、关储能器负载以及调节与用电器连接的、同时来自至少一台发电机的所有绕组和/或与用电器断开的至少一台发电机的单个相位的储能器负载来完成。
2.如权利要求1所述的方法，其中储能器负载的开、关由处理器根据至少一个旋转频率表或电流频率表的数据所控制的晶闸管来完成。
3.权利要求1所述的方法，其中用电器的开、关由处理器根据至少一个旋转频率表或电流频率表的数据所控制的晶闸管来完成。
4.如权利要求1所述的方法，其中部分电能在储能器被转换成热能。
5.如权利要求4所述的方法，其中向热能的转换是由浸入液体中的加热元件完成的。
6.如权利要求5所述的方法，其中储能器负载的调节通过调节加热元件的阻值来完成。
7.如权利要求6所述的方法，其中导电的平行板状加热元件阻值的调节通过调节导电板的间距完成。
全文摘要
本发明可被用于风力和水力发电工程以向耗能器提供更多的交流电能和其它形式的能量，如热能。所述发明的目的在于增加使用不定频率和/或不定轴功率的引擎的发电厂的效率因子。该发明的能量转换方法首先可被用于非自主的发电厂，其引擎轴被机械地连接到至少两台发电机(1号、2号)的转子上，发电机分别具有n相和m相定子绕组(n可能不等于m)。绕组产生的部分电能在某一电能储存器(12)中能被转换成另一种能量形式。只有当转子速率与耗电器所用及绕组(3－5号)产生的电流的频率一致时，由至少一台发电机(1号，2号)产生的部分电能可被提供给耗电器。所说的转子速率的稳定通过开、关和同时调节进入电能储存器(12)、与耗电器连接的至少一台发电机的所有相和/或与耗电器断开的至少一台发电机的单一相的电流来完成。
文档编号H02J7/14GK1451079SQ01815081
公开日2003年10月22日 申请日期2001年9月3日 优先权日2000年9月4日
发明者亚历山大·尼科洛伊维奇·达斯克维 申请人:贸苏恩有限公司