来自电力馈线的热电发电的装置、方法和系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了利用热电发电机（TEG）设备从电力电缆产生的热量发电的装置、方法和系统。装置包含多个热电发电机（TEG）设备。每一个TEG设备具有经配置用于安置在与电力电缆的外表面热连通的位置中的第一表面和经配置用于在最接近电力电缆四周的周围环境安置的第二表面。该装置也包含电力地耦合到TEG设备上的一组终端。当第一表面和第二表面之间存在温度差异时，TEG设备将热量转变成该组终端处的电力。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术通常涉及热电发电。
技术介绍
由于欧姆加热电力馈线在电力分配系统中可产生重大的热量。产生的热量可能是不合需要的。例如，电力馈线的电阻系数可随着温度增加，使得电力馈线的工作不如电力馈线的温度增加有效。产生的热量也可对其他装备或结构发生负作用。当电力系统安装在封闭的空间中时，可提供冷却系统，以便清除由电力馈线产生的热量。工作的冷却系统可消耗电力，其可减少利用电力馈线的系统的总能量功效
技术实现思路
公开了利用热电发电机(TEG)设备从电力电缆产生的热量发电的装置、方法和系统。TEG设备可最接近电力电缆的外表面安置。电力电缆和周围环境之间的温度差异引起TEG设备发电(例如，通过塞贝克效应(Seebeck effect))。TEG设备将热量转变成电力，其导致电力电缆的某些冷却。电力电缆可经过具有不同周围环境和不同周围温度的多个区域。电力馈线电缆和不同的周围温度之间的温度差异在不同的区域可以是不同的。TEG设备的输出电压水平可与穿过TEG设备的温度差异相关。因此，TEG设备在不同的区域中可输出在不同的电压水平上的电。将在不同的电压水平上发电的TEG设备耦合到共同的总线上可导致电力的某些损失。本专利技术的实施例监视由不同的TEG设备或TEG设备组产生的电力的电压和电流，且可控制耦合到TEG设备上的电力转换器，以便在它们的最大功率点上操作每一个TEG设备或TEG设备组，和以便将收到的TEG设备的电力转变成公共电压。具体的实施例中，装置包含多个热电发电机(TEG)设备。每一个TEG设备具有经配置用于安置成与电力电缆的外表面热连通的第一表面和经配置用于在最接近电力电缆四周的周围环境安置的第二表面(例如，和靠近电力电缆相比，更靠近周围环境)。装置也包含电力地耦合到TEG设备上的一组终端。当第一表面和第二表面之间存在温度差异时，TEG设备将热量转变成一组终端处存在的电力。装置可进一步包含热传导的封套，其是可变形的，以便完全地符合电力电缆的外表面。装置也可进一步包含一个或更多散热片突出，其是从电力电缆伸出来的。另一个具体的实施例中，方法包含接收第一热电发电机(TEG)设备的第一电能，其中第一 TEG设备与电力电缆的第一部分热连通和与电力电缆的第一部分经过的第一周围环境热连通。经过电力电缆的第一部分的电流可导致电力电缆的第一部分和第一周围环境之间的第一温度差异。第一电能是在可由第一最大功率点跟踪设备控制的第一电压上产生的。方法也包括接收第二 TEG设备的第二电能，其中第二 TEG设备与电力电缆的第二部分热连通和与电力电缆的第二部分经过的第二周围环境热连通。经过电力电缆的第二部分的电流可导致电力电缆的第二部分和第二周围环境之间的第二温度差异。第二电能是在可由第二最大功率点跟踪设备控制的第二电压上产生的。方法也包含将第一电压和第二电压调整成第三电压。还有另一个具体的实施例中，系统包含经配置用于运送电能穿过两个或更多区域的电力馈线电缆，其中电能是由电能发电系统产生的。电力馈线电缆可暴露于两个或更多区域的每一个的不同的周围环境。系统也包括沿着两个或更多区域的第一区域中的电力馈线电缆的表面安置的第一热电发电机(TEG)设备。第一 TEG设备经配置用于以第一区域中的电力馈线电缆和第一周围温度之间的第一温度差异为基础产生电能。系统也可包含第一最大功率点跟踪设备，其控制第一温度差异上第一 TEG设备的第一工作电压接近或处在第一TEG设备的最大功率点电压。系统也可包含沿着两个或更多区域的第二区域中的电力馈线电缆的表面安置的第二 TEG设备。第二 TEG设备经配置用于以第二区域中的电力馈线电缆和第二周围温度之间的第二温度差异为基础产生电能。系统可进一步包含第二最大功率点跟踪设备，其控制第二温度差异上第二 TEG设备的第二工作电压接近或处在第二 TEG的最大功率点电压。系统也可包含将第一工作电压转变成第三电压的第一电力转变设备和将 第二工作电压转变成第三电压的第二电力转变设备。在各种实施例中能独立地获得或可结合其他实施例获得描述的特征、功能、和优势，参考下列具体实施方式和附图公开它的进一步详细资料。附图说明图I是安置在电力电缆附近的热电发电机(TEG)设备的具体的实施例的图表；图2是具有多个安置在电缆的外表面和周围环境之间的TEG设备的电力电缆的横截面图；图3是具有电力电缆的结构的透视图，其中电力电缆穿过结构的多个不同的周围环境延伸。图4是在不同的温度差异上工作的两个不同的TEG设备的电能产生特征的曲线图；和图5是管理TEG设备的电能生产的方法的具体的实施例的流程图。具体实施例方式图I是包含最接近电力电缆110安置的热电发电机(TEG)设备113-118的系统100的图表。TEG设备113-118的每一个可包含多样的正-类型掺杂的到负-类型掺杂的(P-N)热电球对。多个P-N热电球对可居于封套内(图I中没有示出)，以便形成一个TEG设备 113-118。电力电缆110可经过不同的周围环境，如第一周围环境119和第二周围环境129。例如，电力电缆110可将电能来源(例如，发电系统)的电能运送给结构内的不同的负载。这个实例中，不同的周围环境可符合暴露于不同的环境条件的结构的两个或更多区域。每一个周围环境可具有不同的周围温度。穿过每一个周围环境119、129的电力电缆110的温度几乎是不变的，且在每一个周围环境中可以是不同的。TEG设备的第一组112,包含TEG设备113-115,可联合(例如,位于之内)第一周围环境，和TEG设备的第二组122，包含TEG设备116-118，可联合(例如，位于之内)第二周围环境129。TEG设备的组112、122的每一个可以电力电缆110和一组TEG设备联合的周围环境119、129之间的温度差异为基础发电。因为经历TEG设备的每一个组112、122的温度差异可以是不同的，所以由TEG设备的每一个组112、122产生的电的特征可以是不同的。例如，响应不同的温度差异，TEG设备113-118可在不同的电压水平上发电。TEG设备的第一组112的TEG设备113-115可以是彼此和与第一终端131电力地互相连接的(并联的、串联的或阵列配置)。TEG设备的第一组112可通过第一终端131耦合到第一电力转变设备130上。第一电力转变设备130可通过第一终端131接收TEG设备的第一组112的TEG设备113-115的电，和可在通过第三终端138将电力供给总线150之前处理(例如，转换或其他转变)电力。第一最大功率点(MPP)跟踪设备132可通过第一控制输入160控制第一电力转变设备130。MPP跟踪设备132可引起第一电力转变设备130在第一工作电压上，即在或接近第一温度差异上的TEG设备的第一组112的MPP电压上，操作TEG设备的第一组112。MPP跟踪设备132可决定第一温度差异上的TEG设备(如参考图4描述的)的第一组112的最大功率点。例如，第一 MPP跟踪设备132可实施MPP跟踪程序，如扰动观测程序·(perturb-and-observe process)。另一个实例中，MPP跟踪设备132可决定以MPP设备的第一组112的输出电流或电压和TEG设备的第一组112输出的功率之间已知的关系为基础的TEG设备的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其包括：多个热电发电机（TEG）设备，其中每个TEG设备具有配置为置于与电力电缆外表面热连通的第一表面和配置为置于接近所述电力电缆四周的周围环境的第二表面；和电力地耦合到所述TEG设备的一组终端，其中当所述第一表面和所述第二表面之间存在温度差异时，所述TEG设备将热量转变成所述一组终端处存在的电力。

【技术特征摘要】
2011.07.25 US 13/190,3471.一种装置，其包括 多个热电发电机(TEG)设备，其中每个TEG设备具有配置为置于与电力电缆外表面热连通的第一表面和配置为置于接近所述电力电缆四周的周围环境的第二表面；和 电力地耦合到所述TEG设备的一组终端，其中当所述第一表面和所述第二表面之间存在温度差异时，所述TEG设备将热量转变成所述一组终端处存在的电力。2.根据权利要求I所述的装置，其中每个所述TEG设备的第一表面被成形以便完全地符合所述电力电缆的外表面。3.根据权利要求I所述的装置，进一步包括围绕一个或更多所述TEG设备的导热封套，其中所述导热封套促进所述TEG设备与所述电力电缆的耦合。4.根据权利要求I所述的装置，其中每个所述TEG设备包含至少一个正型掺杂对负型掺杂(P-N)热电球对。5.根据权利要求I所述的装置，进一步包括电力转变器，其经配置用于接收所述一组终端处存在的电压和电流，并用于将所述电压和所述电流转变成转变器终端处存在的输出电压和输出电流。6.根据权利要求5所述的装置，进一步包括最大功率点跟踪设备，其经配置用于控制所述电力转变设备，以便使所述TEG设备在所述温度差异、接近或在所述TEG设备的最大功率点产生在所述一组终端处存在的电压和电流。7.一种方法包括 接收来自第一热电发电机设备，即TEG设备，的第一电能，所述第一 TEG设备与电力电缆的第一部分和电力电缆的第一部分经过的第一周围环境热连通，其中经过所述电力电缆的第一部分的电流导致所述电力电缆的第一部分和所述第一周围环境之间的第一温度差异，并且其中所述第一电能是在由第一最大功率点跟踪设备控制的第一电压产生的； 接收来自第二 TEG设备的第二电能，所述第二 TEG设备与所述电力电缆的第二部分和所述电力电缆的第二部分经过的第二周围环境热连通，其中经过所述电力电缆的第二部分的电流导致所述电力电缆的第二部分和第二周围环境之间的第二温度差异，并且其中所述第二电能是在由第二最大功率点跟踪设备控制的第二电压产生的；和 将所述第一电压和所述第二电压调整为第三电压。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一温度差异不同于所述第二温度差异。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述电力电缆的第一部分的第一温度不同于所述电力电缆的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·高，S·刘，J·M·菲尔德，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：