本发明专利技术公开了一种显著改进的线性电机系统，该线性电机系统用于利用布置在容器中的重质量块的竖向运动进行大容量储能。采用分布式转子或动子结构，以最大限度地减少边缘效应，从而提高有效提升力。当过渡转子或动子线圈穿过定子的磁性层与非磁性层之间的边界时，对非过渡排的转子或动子导体进一步采用脉冲过渡电流。
【技术实现步骤摘要】
具有分布式转子或动子结构和过渡转子脉冲电流的大容量储能系统
本专利技术涉及用于大容量储能系统的显著改进的线性电机。其基于储存在容器中的重质量块中的重力势能，重质量块在低平台或停驻场与高平台或停驻场之间竖向地或几乎竖向地移动。这种系统在用于大容量储存能源——无论是风能还是太阳能等——的功率系统中使用。
技术介绍
大多数可再生能源——比如风能、太阳能和潮汐能等——是间歇性的。为了应对这种间歇性，大容量储能是必不可少的。当前存在许多现有的储能系统，比如电池储能、抽水储能、飞轮储能、超导磁储能、超级电容器储能等。这些储能系统各有利弊。这些系统的主要缺点是成本寿命比相对较高或效率较低。为了克服现有储能系统中的限制，本专利技术通过将重质量块从低平台竖向地或几乎竖向地移位至高平台来引入具有较少损耗的基于重质量块的储能系统。早先，本专利技术人提交了一项标题为“AMASSIVEENERGYSTORAGESYSTEMWITHVERTICALORNEARLYVERTICALMOVEMENTOFHEAVYMASS”的专利。该专利的申请号为PCT/AU2017/050769。该专利描述了基本工作原理和基本结构。本专利技术进一步公开了更多的新结构和对于实际应用显著改进的工作方法，这些是从本专利技术人的新近发表的三篇论文的拓展和延伸：1)DamingZhang，“ReviewonHeavyMassEnergyStorageandaNewSuchaSystemUsingInterleavedMagneticStructure”，AUPEC2018，新西兰奥克兰，第1-8页；2)DamingZhang，“AHeavyMassEnergyStorageSystemUsinganAC-DCLinearMachinewithMultipleRotororMoversandEnhancedLiftingForces”，JournalofMultidisciplinaryEngineeringScienceandTechnology，在线链接：http://www.jmest.org/vol-6-issue-1-january-2019/，第9361-9371页，2019年1月；3)DamingZhang，“IssuesonSeries-ParallelCircuitsandtheirDrivesintheLinearMachineforHeavyMassEnergyStorageSystem”，第四届亚洲电力与电气工程会议(ACPEE)，2019年3月28日至31日，中国杭州，第1-11页。这种大容量储能系统可以沿着陡峭的山丘或山峰的一侧建造，在该山丘或山峰的顶部上和底部处分别建造高平台和低平台或停驻场以容纳具有重质量块的容器。
技术实现思路
本专利技术克服或改善现有技术的至少一个或多个缺点或提供有用的替代方案。本专利技术涉及一种利用储存在容器中的重质量块的势能的大容量储能系统，当电网/微电网中由于可再生能源发电或其他能源发电而存在过剩能量时，通过将系统作为马达操作，重质量块从低平台竖向地或几乎竖向地移动至高平台；反之亦然，当可再生能源发电或其他发电不足时，通过将系统作为发电机操作，容器与重质量块从高平台向下降低至低平台。能量通过功率电子转换器在重质量块的势能与微电网/电网的电能之间交换。由于相对较重的转子或动子系统，当容器与重质量块从低平台提升至高平台之后转子或动子向下移动时，必需重新发电以将转子或动子本身的势能转换为馈送回到电网中的电能。本专利技术采用交错定子结构、分布式转子或动子结构以及横跨一个定子层——磁性层或非磁性层——的多排转子或动子导体。当过渡中的每个转子线圈的两个侧部穿过定子磁性层与定子非磁性层之间的边界时，还对非过渡排中的转子或动子导体采用脉冲过渡电流。此外，在启动/停止期间或在紧急情况下，向转子或动子吹送强制冷空气，以允许转子或动子导体载送更高的电流。附图说明图1a示出了具有分布式转子或动子以及交错定子板的线性电机系统的三维视图；图1b示出了从通道的顶部延伸至底部的交错定子板的侧视图；图1c示出了极柱支撑的定子交错结构，其中，非磁性层留作空气；图1d示出了系统的水平横截面视图，其中，定子结构是对称的，具有两个几乎闭合的磁路；图2a示出了借助于绝缘体夹置在磁性材料中的扁平转子或动子导体的基本单元；图2b示出了一个转子或动子线圈，其中，若干导体串联连接；图2c示出了一种可能的转子或动子构型，其中，横跨一个定子层设置有两排转子或动子导体；图2d示出了转子或动子结构的向上运动，其中，横跨一个定子层设置有两排转子或动子导体；图2e示出了形成转子线圈的另一种方式；图3a示出了电机系统的一种新构型的水平横截面视图，其中，定子结构呈具有矩形拐角的双U形状；图3b示出了用于线性电机系统的轴承系统；图4a示出了电机系统的另一种新构型的水平横截面视图，其中，定子结构呈具有圆形拐角的双U形状；图4b示出了电机系统的另一新构型的水平横截面视图，其中，定子结构包含四个转子或动子组；图5示出了用于如图3a和图4a所示的系统的转子或动子结构的一部分的一个水平横截面视图；图6示出了用于图3a和图4a中的系统的转子或动子框架；图7示出了用于一排转子或动子导体的机械加强件；图8示出了图7中的相邻排的转子或动子导体之间的相互连结；图9示出了馈送到转子或动子导体中的电流，其中，横跨一个定子层设置有两排转子或动子导体；图10a示出了用于转子或动子的一个驱动电路，其中，对从通道的顶部到底部的导体采用DC传输；图10b示出了用于转子或动子的另一驱动电路，其中，对从通道的顶部到底部的导体采用AC传输；图10c示出了用于转子或动子的改进的驱动电路，其中，对从通道的顶部到底部的导体采用DC传输；图10d示出了用于转子或动子的驱动电路，其中，对从通道的顶部到底部的导体采用AC传输，并且转换器电路位于高平台或低平台处；图10e示出了从图10d中的驱动电路修改的驱动电路；图11示出了定子结构的一侧的水平横截面，该定子结构如图1d中的定子结构那样，但具有集总气隙。具体实施方式以下定义是作为一般定义提供的，并且绝不应将本专利技术的范围仅限于那些术语，而是为了更好地理解以下描述而提出的。除非另外定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解的是，本文中使用的术语应被解释为具有与其在本说明书和相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本文中明确地如此定义，否则将不以理想化或过于正式的含义解释本文中使用的术语。出于本专利技术的目的，下面定义了另外的术语。此外，除非对特定术语的含义存在疑问，否则如本文中所定义和使用的所有定义应当理解为优先于字典定义、通过引用而并入的文献中的定义、和/或所定义的术语的普通含义；在对特定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种重质量块储能系统，包括：/n线性电机系统，所述线性电机系统由以下部件组成：/n转子或动子结构，所述转子或动子结构包含一对或多对转子或动子组或奇数的转子或动子组；/n交错定子结构，所述交错定子结构具有交替的磁性层和非磁性层；/n交错定子板；/n集总式或分布式定子绕组；/n分布式转子或动子单元，每个分布式转子或动子单元由交错定子板夹置；/n横跨一个定子层的多排转子或动子导体；/n高平台和低平台，具有重质量块的容器位于所述高平台和所述低平台处；/n竖向支撑极柱，转子或动子通过安装在所述转子或动子上的轴承沿着所述竖向支撑极柱竖向移动；/n竖向导体，所述竖向导体从将所述低平台连结至所述高平台的通道延伸，电流沿着所述竖向导体通过碳刷流入和流出转子或动子电路；/n当位于所述转子或动子上时连接在碳刷与所述转子或动子电路之间的转换器电路；或者/n当位于低平台或高平台上时连接至用于传导转子或动子电流的竖向导体的转换器电路。/n
【技术特征摘要】
20190320 AU 20192019201.一种重质量块储能系统，包括：
线性电机系统，所述线性电机系统由以下部件组成：
转子或动子结构，所述转子或动子结构包含一对或多对转子或动子组或奇数的转子或动子组；
交错定子结构，所述交错定子结构具有交替的磁性层和非磁性层；
交错定子板；
集总式或分布式定子绕组；
分布式转子或动子单元，每个分布式转子或动子单元由交错定子板夹置；
横跨一个定子层的多排转子或动子导体；
高平台和低平台，具有重质量块的容器位于所述高平台和所述低平台处；
竖向支撑极柱，转子或动子通过安装在所述转子或动子上的轴承沿着所述竖向支撑极柱竖向移动；
竖向导体，所述竖向导体从将所述低平台连结至所述高平台的通道延伸，电流沿着所述竖向导体通过碳刷流入和流出转子或动子电路；
当位于所述转子或动子上时连接在碳刷与所述转子或动子电路之间的转换器电路；或者
当位于低平台或高平台上时连接至用于传...
【专利技术属性】
技术研发人员：张大明，
申请(专利权)人：张大明，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU
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