[发明专利]用于将热力学能转换成电能的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于产生电力的系统，尤其是一种用于将热力学能转 换成电能的设备。

背景技术

存在很多种涉及不同效率的从运动机械能产生电力的方式。在大多数情况 下，使用对旋转运动进行变换的发电机。但是，这种周期性操作的机器仅仅在 特定最小频率(转速)时才会获得令人满意的效率。当能量供应不恒定时，能 量转换效率很低。能量供应的降低会导致在该机器最佳操作范围以外的较低旋 转速度。这通常是通过传输来补偿的，然而这会导致整体效率的降低和较高的 成本。由于相关的损耗，关闭和再次打开该机器并不能令人满意地解决这个问 题。

在以下公开文献中可以得到用于从动能产生电力的完全不同的手段：H. Polinder，M.E.C.Damen，F.Gardner的“Design，modeling and test results of the  AWS PM linear generator(AWS PM线性发电机的设计、建模和测试结果)”， European Transactions on Electrical Power(欧洲电力学报)，2005年(第15卷)， 第245-256页。在该概念中，将源自海浪的压力转换成运动机械能，并借助 于线性发电机将其变换为电力。然而在该情形中，仍然会因为能量供应不恒定， 导致效率极可能会波动强烈，尤其是在压力转换成运动的过程中。该设备的工 作循环受到自然的成波和波运动的影响，并且无法被改变。而且还认为，由动 态波运动引起的对于所用压力缸与线性发电机的尺寸关系的高要求导致了较 低的总能量变换效率。

进一步的问题在于，由线性发电机产生的不规律电压脉冲(具有不同振幅 和脉冲宽度的个别偶发脉冲)不适于馈送到电力网中。到目前为止，这个问题 已经通过首先将电压脉冲转换成直流电压予以解决。为了馈送到电力网中，通 过网同步逆变器将该直流电压转换成合适的交流电压。然而，已经证实这些方 法非常复杂且难以大规模付诸实施。此外，这种类型的转换在效率方面有不利 影响。替代解决方案是从电压脉冲产生旋转能量。随后的输出电压的变换和逆 变产生适合于馈送的交流电压。但在这种情况下，相对高的支出和不可避免的 损耗仍然是不利之处。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于产生电力的低成本设备，其构造尽可能简单 且独有地以高效率操作。

为了实现该目的，提出了一种设备，其包括具有压力缸和活塞的活塞/缸 体单元，所述活塞被设置在所述压力缸中，并且可通过工作介质的体积改变来 线性移动；包括线圈和磁体的发电机，所述磁体或线圈与所述活塞耦合以使得 所述活塞的线性移动造成所述磁体相对于线圈的线性移动；和控制器，其按照 至少一个测量的工艺参数的函数来控制所述设备的工作冲程。根据本发明的所 述设备的操作并不遵从任何周期性的工作循环，而是基于单个工作冲程的受控 序列，以使得每个工作冲程都能以最佳的能量转换效率进行。基于所测量的工 艺参数的持续评估结果，所述控制器规定相适应工作冲程的时间序列。与周期 性操作的机器相比，例如公知的两冲程发动机(斯特尔泽发动机，斯特林发动 机)，所述工作冲程长度不与循环频率成比例。在理想的情况下，在根据本发 明的设备中，能量转换过程总是以相同的效率进行，而不管每一单位时间执行 多少次。

附图说明

根据下文的说明和附图，本发明进一步的特征和优点将显而易见，其中所 述附图被参考，且其中：

图1示出了用于产生电力的系统的示意性结构；

图2示出了该系统在第一操作位置中的线性部分；

图3示出了在第二工作位置中的线性部分；和

图4示出了根据不同实施例的用于产生电力的系统的示意性结构。

具体实施方式

以下将描述本发明，将用于产生电力的系统作为实例。图1中所示的系统 包括具有工作介质的热力学部分10和线性部分12，以及作用于这两个部分的 控制器14。