專利名稱：電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種以再生能為輸入主體的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，將再生能所產(chǎn)生電堆型態(tài)的電能，經(jīng)電 能轉(zhuǎn)成電力機(jī)制，據(jù)取樣定理，再以高于正規(guī)電力的頻率將電力率禹合(Coupling)出來,達(dá)到再生能發(fā)電廠的電力效率提升。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有再生能轉(zhuǎn)換發(fā)電機(jī)是一充電機(jī)與市電相接上，由一計時器的時間控制，對一個以上蓄電瓶進(jìn)行充電，該蓄電瓶內(nèi)的儲備電力，是經(jīng)過一馬達(dá)控制器后，供給一直流馬達(dá)，且由該直流馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)帶動一交流發(fā)電機(jī)，而交流發(fā)電所發(fā)出的電力，則以一電力箱分配電力給負(fù)載。以風(fēng)能發(fā)電為例，是配置有一個交流發(fā)電機(jī)，所發(fā)出的電力，屬于電堆(Cell)，并非電力(Battery)的方式，尚無法當(dāng)成正規(guī)電力使用，再則，以太陽能為例，所發(fā)出的電力，屬于電堆(Cell),并非電力(Battery)的方式,亦無法當(dāng)成正規(guī)電力使用。分開個別發(fā)電效率一直是問題所在。目前解決的方案有二 其一當(dāng)成充電器儲存于電池備用；其二所發(fā)出的電力當(dāng)下驅(qū)動直流馬達(dá)并達(dá)到預(yù)定高轉(zhuǎn)速，據(jù)以高速旋轉(zhuǎn)的配重飛輪運(yùn)動慣性加速度作用，令使直流馬達(dá)能省力且穩(wěn)定的驅(qū)動永磁發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)即發(fā)電(通稱飛輪發(fā)電機(jī)(FWG)。市電在用電離峰時段，可進(jìn)行電力儲備，而在用電尖峰時段才將儲備電力，高效率的轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需電源。整體而言，現(xiàn)有儲備電力的轉(zhuǎn)換輸出裝置，其最大的特色，是把儲備在蓄電瓶內(nèi)的儲備電力，經(jīng)由馬達(dá)控制器控制后輸出給直流馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)。再利用直流馬達(dá)出力軸上設(shè)配重飛輪的慣性運(yùn)動大扭力輸出驅(qū)動永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電交由電力箱分配給交流電的負(fù)載作為電源。基本上，整個儲備電力的轉(zhuǎn)換過程，扣除維持馬達(dá)續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)所消耗的電力，現(xiàn)有電力轉(zhuǎn)換輸出裝置，并未真正把儲備電力作最省電或最有效率的轉(zhuǎn)換利用。也就是，只能當(dāng)備用電源，亦無法當(dāng)成正規(guī)電力使用，非線性控制的條件因素是來自發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電供負(fù)載用電需求，發(fā)電量大，馬達(dá)負(fù)荷的能量就大(反之則較小)，在這種情形下，處于非線性運(yùn)轉(zhuǎn)的模式下工作，所發(fā)出的電能極不穩(wěn)定。負(fù)載端用電隨時有電位高低變化，勢必在電的輸出回路上有異?；蜻^高的突波，影響電力輸出的穩(wěn)定性。這類型的突波在未得到緩沖或消除時，容易造成發(fā)電機(jī)瞬間內(nèi)荷過高而毀損。很顯然，現(xiàn)有儲備電力轉(zhuǎn)換輸出裝置，若要發(fā)揮最佳的節(jié)能效果，必須解決馬達(dá)被非線性控制時所產(chǎn)生的反電動勢或渦電流的問題，以及對非線性運(yùn)動的發(fā)電機(jī)，能將過高或異常突波緩沖或消除，否則儲備電力轉(zhuǎn)換輸出，一直只會是一種單純的電力轉(zhuǎn)換裝置，也可能反而是造成耗能的一種裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于尋求結(jié)合上述兩案例的概念，將再生能所產(chǎn)生電堆型態(tài)的電能，經(jīng)電能轉(zhuǎn)成電力機(jī)制，據(jù)取樣定理，再以高于正規(guī)電力的頻率將電力稱合(Coupling)出來，達(dá)到再生能發(fā)電廠的電力效率提升。本發(fā)明所提供以再生能為輸入主體轉(zhuǎn)換輸出的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其包含一緩沖電池裝置、一再生能產(chǎn)生裝置、一整流充電裝置、一電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置、一電力輸出裝置。該緩沖電池裝置為具有能夠充、放電能力的二次電池所構(gòu)成。該再生能產(chǎn)生裝置為能夠產(chǎn)生電堆型態(tài)電能的裝置。該整流充電裝置能夠?qū)⒔涣鬓D(zhuǎn)成直流，并充進(jìn)入緩沖電池裝置內(nèi)儲存。該電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置為能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)成電力的裝置，而能夠?qū)㈦娏β视砗?Coupling)出來。本發(fā)明所提供的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其中，再生能產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的再生能為自然能源，如風(fēng)力能、太陽光能等。本發(fā)明所提供的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其將電堆型態(tài)的再生能經(jīng)由整流充電裝置而充進(jìn)入緩沖電池裝置內(nèi)，并能夠憑借該電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置，轉(zhuǎn)換成電力輸出。其中，再生能輸入的電能頻率高于正規(guī)電力的頻率，透過整流充電裝置而可將穩(wěn)定的電能儲存于緩沖電池裝置內(nèi)。另，通過電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置將電力(Power)耦合(Coupling)出來，以提升以再生能為發(fā)電廠的電力效率。
本發(fā)明所提供的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其中，電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置另設(shè)置有電性阻尼器，以隨時吸收因負(fù)載效應(yīng)所引起的反電動勢及渦電流，并將所吸收的反電動勢及渦電流經(jīng)回收形成另一再生能，作再利用。如此可進(jìn)一步提升以再生能為發(fā)電廠的電力效率。本發(fā)明所提供的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其中，該電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置包含一高于正規(guī)電力的頻率的中頻變流器(Converter)、及一與該中頻變流器搭配作用的中頻變壓器。該電力輸出裝置包含有正規(guī)電力頻率的低頻逆變器(Inverter)，及與該低頻逆變器(Inverter)搭配作用的低頻變壓器。本發(fā)明所提供的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其中，該電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置包含一馬達(dá)伺服器(Servo)及由馬達(dá)伺服器(Servo)所驅(qū)動的直流永磁馬達(dá)。該電力輸出裝置包含正規(guī)電力頻率的低頻交流發(fā)電機(jī)(Alternator)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，是將再生能輸出的電能轉(zhuǎn)換成電力輸出的電源。其間，憑借電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置加速電堆的儲存，以及將電能轉(zhuǎn)換成電力輸出；憑借電力輸出裝置將中頻輸出的電力轉(zhuǎn)變成正規(guī)的低頻電力，以作為電源。本發(fā)明更透過阻尼器隨時吸收或消除反電動勢或渦電流，經(jīng)回收再利用，以更進(jìn)一步的提升以再生能為發(fā)電廠的電力效率。


圖I是本發(fā)明構(gòu)造系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的裝置示意圖；圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的裝置示意圖；圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例的裝置示意圖；圖5是本發(fā)明第四實(shí)施例的裝置示意圖；圖6是本發(fā)明第五實(shí)施例的裝置示意圖。附圖標(biāo)記說明10_緩沖電池裝置；20_再生能產(chǎn)生裝置；21_風(fēng)力能電堆；22_太陽能電堆；30_整流充電裝置；31_整流器；32_電納型電感器；33_高頻濾波器；34_整流器；40_電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置；41_中頻變流器；42_中頻變壓器；43_阻尼器；44_中頻變流器；45_馬達(dá)伺服器；46_直流永磁馬達(dá)；47_阻尼器；50_電力輸出裝置；51_低頻逆變器；52-低頻變壓器；53_低頻變壓器；54_交流發(fā)電機(jī)；55_軸。
具體實(shí)施例方式請參閱圖I、圖2。本發(fā)明 有關(guān)一種以再生能為輸入主體轉(zhuǎn)換輸出的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其包含一緩沖電池裝置10、一再生能產(chǎn)生裝置20、一整流充電裝置30、一電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置40、一電力輸出裝置50。該緩沖電池裝置10為具有能夠充、放電能力的二次電池所構(gòu)成。該再生能產(chǎn)生裝置20為能夠產(chǎn)生電堆型態(tài)電能的裝置。該再生能為自然能源，如風(fēng)力能、太陽光能。該整流充電裝置30能夠?qū)⒔涣鬓D(zhuǎn)成直流，并充進(jìn)入緩沖電池裝置10內(nèi)儲存。該電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置40為一高于正規(guī)電力頻率的控制器，能夠使電堆儲存在緩沖電池的速度加快，且能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)成電力，而將電力耦合(Coupling)出來的裝置。該電力輸出裝置50能夠?qū)㈦娏D(zhuǎn)換與倍能裝置40所輸出的電力轉(zhuǎn)換成低頻的正規(guī)電力，以供運(yùn)用。本發(fā)明裝置將電堆型態(tài)的再生能經(jīng)由整流成直流型態(tài)，而能夠充進(jìn)入緩沖電池裝置10內(nèi)，并能夠憑借該電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置40，轉(zhuǎn)換成電力輸出。其中，再生能輸入的電能頻率高于正規(guī)電力的頻率，通過整流充電裝置30而可將穩(wěn)定的電能儲存于緩沖電池裝置10內(nèi)。另，通過電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置40將電力(Power) f禹合(Coupling)出來，以提升以再生能為發(fā)電廠的電力效率。本發(fā)明于直流電力輸出實(shí)施例如圖2、圖4。圖2所不為本發(fā)明的第一實(shí)施例。其中，再生能產(chǎn)生裝置20憑借自然風(fēng)力產(chǎn)生風(fēng)力能電堆21。該整流充電裝置30包含整流器31、電納型電感器32、高頻濾波器33。其中，整流器31能夠?qū)㈦姸颜鞒芍绷餍蛻B(tài)，并憑借電納型電感器32將電堆存放于緩沖電池裝置10內(nèi)。此作用將受到電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置40致動，使電堆儲存到緩沖電池裝置10內(nèi)的速度加快。該電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置40包含一高于正規(guī)電力的頻率的中頻變流器(Converter) 41、及一與該中頻變流器41搭配作用的中頻變壓器42。該中頻變流器41為直流轉(zhuǎn)交流的型態(tài)，其能加快電堆的輸送。該中頻變壓器42能夠?qū)㈦娏︸詈?Coupling)出來。該電力輸出裝置50包含有正規(guī)電力頻率的低頻逆變器(Inverter) 51,及與該低頻逆變器(Inverter) 51搭配作用的低頻變壓器52。其中，該低頻逆變器(Inverter) 51屬于直流轉(zhuǎn)交流(DC to AC)的型態(tài)，其搭配低頻變壓器52能夠?qū)⒄?guī)電力的低頻電力耦合(Coupling)出來。該電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置40另設(shè)置有電性阻尼器43，以隨時吸收中頻變流器41作用時，因負(fù)載效應(yīng)所引起的反電動勢及渦電流，并將所吸收的反電動勢及渦電流經(jīng)回收形成另一再生能，作再利用。如此可進(jìn)一步提升以再生能為發(fā)電廠的電力效率。本發(fā)明案提及的再生能是電堆電能(Cell)，若將電能當(dāng)電力使用，即面臨最大功率移轉(zhuǎn)(MPTT)問題。本發(fā)明透過正規(guī)電力頻率的低頻逆變器(Inverter)，該逆變器屬于直流轉(zhuǎn)交流(DC to AC)搭配低頻隔離變壓器，將電力耦合(Coupling)出來。本發(fā)明將電能轉(zhuǎn)成電力機(jī)制，是先將再生能存放于緩沖電池裝置中，由一高于正規(guī)電力的頻率的中頻變流器，透過取樣定理，經(jīng)中頻變壓器將電能(Cell)耦合(Coupling)出來。圖3所示為本發(fā)明的第二實(shí)施例。其中，再生能產(chǎn)生裝置20能夠產(chǎn)生太陽光能電堆22。其中，該整流充電裝置30包含整流器34、電納型電感器32、高頻濾波器33。整流充電裝置30中的整流器24可設(shè)置在太陽能收集板裝置(圖上未示出)內(nèi)。該緩沖電池裝置可由一緩沖電池及與該緩沖電池并聯(lián)的緩沖電容器所構(gòu)成。圖四所示本發(fā)明的第三實(shí)施例。其中，是在提供一種包含風(fēng)力能電堆21與太陽光能電堆22的再生能產(chǎn)生裝置20的實(shí)施例。其中，該整流充電裝置30包含整流器31、34、電納型電感器32、高頻濾波器33，其能夠?qū)㈦姸汛娣庞诰彌_電池裝置10中。電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置40致動，包含一高于正規(guī)電力的頻率的中頻變流器(Converter) 41及與該中頻變流器(Converter) 41搭配作用的中頻變壓器44。電力輸出裝置50包含一正規(guī)電力頻率的低頻逆變器(Inverter) 51及與該低頻逆變器51搭配作用的低頻變壓器53，而能夠該正規(guī)的低頻率的電力(Power)耦合(Coupling)出來利用。圖四中構(gòu)件編號43者為阻尼器。圖5所示為本發(fā)明的第四實(shí)施例。本實(shí)施例的再生能產(chǎn)生裝置20是以自然風(fēng)力產(chǎn)生風(fēng)力能電堆21。該整流充電裝置30包含整流器31、電納型電感器32、高頻濾波器33，能夠?qū)㈦姸汛娣庞诰彌_電池裝置10。此作用將受到電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置40致動，使電堆儲存到緩沖電池裝置10內(nèi)的速度加快。該電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置40包含有交換式(Switching)控制器如馬達(dá)伺服器(SerVO)45及由馬達(dá)伺服器(Servo)45所驅(qū)動的直流永磁馬達(dá)46。該馬達(dá)伺服器45為中頻型態(tài)，其能加快電堆的輸送。高于正規(guī)電力的頻率的直流永磁馬達(dá)46能夠?qū)㈦娔?Cell)耦合(Coupling)出來。該電力輸出裝置50包含正規(guī)電力頻率的低頻交流發(fā)電機(jī)(Alternator) 54,該交流發(fā)電機(jī)54與直流永磁馬達(dá)46為同軸55連結(jié),而能夠?qū)⒌皖l的正規(guī)電力(Power)耦合(Coupling)出來。該電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置40另設(shè)置有電性阻尼器47，以隨時吸收馬達(dá)伺服器45作用時，因負(fù)載效應(yīng)所引起的反電動勢及渦電流，并將所吸收的反電動勢及渦電流經(jīng)回收形成另一再生能，作再利用。如此可進(jìn)一步提升以再生能為發(fā)電廠的電力效率。圖6所示為本發(fā)明的第五實(shí)施例。其中，再生能產(chǎn)生裝置20能夠產(chǎn)生太陽光能電堆。其中，其中，該整流充電裝置30包含整流器34、電納型電感器32、高頻濾波器33。整流充電裝置30中的整流器24可設(shè)置在太陽能收集板裝置(圖上未示出)內(nèi)。本發(fā)明交流電力輸出的機(jī)制，是由直流永磁馬達(dá)46及馬達(dá)伺服器(SerVO)45，搭配中頻交流發(fā)電機(jī)54合并將電力(Power)稱合(Coupling)出來。在物理上動力、轉(zhuǎn)速與扭力互為正交，當(dāng)轉(zhuǎn)速與扭力為定值，功率也就是定值。換言之，直流永磁馬達(dá)46的轉(zhuǎn)速與輸出扭力的變化是決定電能轉(zhuǎn)換電力功率的因素。本發(fā)明所提供電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，是將再生能輸出的電能轉(zhuǎn)換成電力輸出的電源。其間，憑借電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置加速電堆的儲存，以及將電能轉(zhuǎn)換成電力輸出；憑借電力輸出裝置將中頻輸出的電力轉(zhuǎn)變成正規(guī)的低頻電力，以作為電源。本發(fā)明更透過阻尼器隨時吸收或消除反電動勢或渦電流，經(jīng)回收再利用，藉以更進(jìn)一步的提升以再生能為發(fā)電廠的電力效率。以上說明對本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離所附說明書所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改、變化或等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。權(quán)利要求
1.一種電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其特征在于，其包含 一再生能產(chǎn)生裝置，其為能夠產(chǎn)生電堆型態(tài)電能的裝置； 一緩沖電池裝置，其為具有能夠充、放電能力的二次電池； 一整流充電裝置，其包含設(shè)置有整流器與電納型電感；由再生能產(chǎn)生裝置所輸入的電能，通過該整流器將電能轉(zhuǎn)成直流，經(jīng)電納型電感充進(jìn)入緩沖電池裝置； 一電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置，其為一高于正規(guī)電力頻率的控制器，能夠使電堆儲存在緩沖電池的速度加快，且能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)成電力，而將電力耦合出來的裝置； 以及， 一電力輸出裝置，其能夠?qū)㈦娏D(zhuǎn)換與倍能裝置所輸出的電力轉(zhuǎn)換成低頻的正規(guī)電力輸出。
2.如權(quán)利要求I所述的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其特征在于，該緩沖電池裝置包含一緩沖電池，更包含與該緩沖電池并聯(lián)的緩沖電容器所構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求I所述的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其特征在于，該整流充電裝置包含一與電納型電感器并聯(lián)的高頻濾波器。
4.如權(quán)利要求I所述的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其特征在于，該電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置包含有一高于正規(guī)電力頻率的中頻變流器，及一與該中頻變流器搭配作用的中頻變壓器；該中頻變流器為直流轉(zhuǎn)交流的型態(tài)，其能加快電堆的輸送；該中頻變壓器能夠?qū)㈦娏︸詈铣鰜怼?br> 5.如權(quán)利要求4所述的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其特征在于，該電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置另設(shè)置有電性阻尼器，以吸收因負(fù)載效應(yīng)所引起的反電動勢及渦電流，并將所吸收的反電動勢及渦電流經(jīng)回收形成另一再生能。
6.如權(quán)利要求I所述的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其特征在于，該電力輸出裝置包含有正規(guī)電力頻率的低頻逆變器，及與該低頻逆變器搭配作用的低頻變壓器；該低頻逆變器為直流轉(zhuǎn)交流的型態(tài)，其搭配低頻變壓器能夠?qū)⒄?guī)電力的低頻電力輸出。
7.如權(quán)利要求I所述的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其特征在于，該電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置包含有馬達(dá)伺服器；該電力輸出裝置主要是正規(guī)電力頻率的低頻交流發(fā)電機(jī)；由馬達(dá)伺服器驅(qū)動直流永磁馬達(dá)，驅(qū)使該低頻交流發(fā)電機(jī)運(yùn)作而將電力耦合出來。
8.如權(quán)利要求7所述的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其特征在于，該電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置另設(shè)置有電性阻尼器，以吸收因負(fù)載效應(yīng)所引起的反電動勢及渦電流，并將所吸收的反電動勢及渦電流經(jīng)回收形成另一再生能。
9.如權(quán)利要求I所述的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其特征在于，該再生能產(chǎn)生裝置為風(fēng)力能產(chǎn)生裝置和/或太陽光能產(chǎn)生裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其特征在于，該再生能產(chǎn)生裝置包含風(fēng)力能產(chǎn)生裝置與太陽光能產(chǎn)生裝置，該風(fēng)力能產(chǎn)生裝置與太陽能產(chǎn)生裝置以并聯(lián)電路結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以再生能為輸入主體轉(zhuǎn)換輸出的電能轉(zhuǎn)換電力的能電共生裝置，其包含一緩沖電池裝置、一再生能產(chǎn)生裝置、一整流充電裝置、一電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置、一電力輸出裝置。該緩沖電池裝置為具有能夠充、放電能力的二次電池所構(gòu)成。該再生能產(chǎn)生裝置為能夠產(chǎn)生電堆型態(tài)電能的裝置。該整流充電裝置能夠?qū)⒔涣鬓D(zhuǎn)成直流，并充進(jìn)入緩沖電池裝置內(nèi)儲存。該電力轉(zhuǎn)換與倍能裝置為能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)成電力的裝置，而能夠?qū)㈦娏︸詈?Coupling)出來，以提升以再生能為發(fā)電廠的電力效率。本發(fā)明另設(shè)置有電性阻尼器，因負(fù)載效應(yīng)所引起的反電動勢及渦電流，并將所吸收的反電動勢及渦電流經(jīng)回收形成另一再生能，作再利用，而能夠進(jìn)一步提升以再生能為發(fā)電廠的電力效率。
文檔編號H02J7/00GK102739084SQ20111009047
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者凃杰生, 徐夫子 申請人:凃杰生, 徐夫子