專利名稱：艦船電力系統(tǒng)用超導(dǎo)磁儲能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明裝置屬于儲能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種艦船電力系統(tǒng)用超導(dǎo)磁儲能裝置。該裝置用于艦船電力系統(tǒng)中，可提高艦船電力系統(tǒng)的動態(tài)特性，用作緊急備用電源和充當(dāng)新概念武器所用脈沖電源。
為完成上述任務(wù)，一種艦船電力系統(tǒng)用超導(dǎo)磁儲能裝置，包括多組線圈和開關(guān)，其特征在于所述線圈為由超導(dǎo)導(dǎo)線繞制成的儲能磁體線圈，每組線圈有獨(dú)立的引線，用多組開關(guān)控制引線連接，使各儲能線圈可連接成串聯(lián)和并聯(lián)兩種工作狀態(tài)；該儲能裝置設(shè)有至少三對接線端口。
超導(dǎo)磁儲能裝置在艦船電力系統(tǒng)中可用于提高供電品質(zhì)，作為緊急備用電源和充當(dāng)脈沖電源的儲能設(shè)備。但是，這三種用途對超導(dǎo)磁儲能裝置的技術(shù)要求各不相同。為提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，改善電力品質(zhì)的超導(dǎo)磁儲能裝置需要能快速吸收和向系統(tǒng)提供有功/無功功率，其響應(yīng)時間需要達(dá)到毫秒級。為提供緊急備用電源的超導(dǎo)磁儲能裝置需要具有足夠的儲能容量，能長時間地提供充分的電力，對響應(yīng)時間沒有嚴(yán)格的要求。用于脈沖功率電源的超導(dǎo)磁儲能裝置則重點(diǎn)在于具有大功率釋放能量的能力，響應(yīng)時間應(yīng)小于毫秒級，由于艦船裝置對體積，重量的要求較高，所以，針對不同用途設(shè)計不同特性的超導(dǎo)磁儲能裝置裝備艦船是不經(jīng)濟(jì)的。為此我們提出設(shè)計一臺超導(dǎo)磁儲能裝置，在艦船上實(shí)現(xiàn)一機(jī)三職提高艦船電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，保障緊急備用電源和提供脈沖電源，能取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。如果超導(dǎo)磁儲能裝置可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)三職，就可以大大地節(jié)約艦船上有限的空間，也減輕了重量，這對提高艦船的機(jī)動性是大有好處的。
艦船用超導(dǎo)磁儲能裝置的實(shí)現(xiàn)方式如下端口I1I2通過變流器接到電力系統(tǒng)，充電狀態(tài)開關(guān)1，2，3，4，5，6斷開，同時，開關(guān)7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18閉合，端口I1I2與c1，c2，c3，c4，c5，c6形成回路，電流流過c1，c2，c3，c4，c5，c6，對超導(dǎo)儲能線圈充電；放電狀態(tài)開關(guān)1，2，3，4，5，6閉合，開關(guān)7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18斷開，端口I1I2經(jīng)過開關(guān)1，2，3，4，5，6形成回路，與超導(dǎo)儲能線圈斷開，超導(dǎo)儲能線圈處于放電狀態(tài)。其中開關(guān)1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18可以選用超導(dǎo)開關(guān)或可關(guān)斷晶閘管，

圖1和圖2中的解耦裝置D1，D2，D3，D4，D5，D6，D7，D8，D9，D10，D11，D12為一個可控晶體管，在充電時，解耦裝置使充電回路與放電回路斷開，避免超導(dǎo)磁儲能裝置線圈被短路；放電時，解耦裝置D1，D2，D3，D4，D5，D6，D7，D8，D9，D10，D11，D12處于閉合狀態(tài)，使儲能線圈與放電回路導(dǎo)通。放電時，為了保證超導(dǎo)磁儲能裝置能同時滿足提高艦船電力系統(tǒng)的動態(tài)特性功能、作為重要設(shè)備的緊急備用電源和充當(dāng)新概念武器的脈沖電源這三種要求，要對超導(dǎo)磁儲能裝置的放電回路進(jìn)行控制，考慮到三種功能的不同需求，給出了超導(dǎo)磁儲能裝置功能的兩種實(shí)現(xiàn)方式如圖1和圖2所示，圖1中當(dāng)開關(guān)19，20，21，22，23，24，25閉合同時開關(guān)26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37斷開時，儲能線圈c1，c2，c3，c4，c5，c6形成串聯(lián)連接通過CD端口，用于平衡負(fù)荷波動和充當(dāng)緊急備用電源，而當(dāng)開關(guān)26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37閉合同時開關(guān)19，20，21，22，23，24，25斷開時，儲能線圈c1，c2，c3，c4，c5，c6的上端與A端連接，儲能線圈c1，c2，c3，c4，c5，c6的下端與B端連接，儲能線圈c1，c2，c3，c4，c5，c6成并聯(lián)連接，通過端口AB連接到脈沖裝置，用作脈沖裝置的儲能部分；圖2中超導(dǎo)磁儲能裝置磁體的充電過程和圖1相同，放電時，儲能的一部分始終用于平衡負(fù)荷波動和作為緊急備用電源，剩余部分根據(jù)系統(tǒng)要求在平衡負(fù)荷波動和作為緊急備用電源與作脈沖電源之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。具體連接如下c1始終與端口EF連接，用于平衡負(fù)荷和充當(dāng)緊急備用電源，當(dāng)開關(guān)19，20，21，22，23，25閉合，同時開關(guān)28，29，30，31，32，33，34，35，36，37斷開時，儲能線圈c2，c3，c4，c5，c6形成串聯(lián)連接通過CD端口，用于平衡負(fù)荷波動和充當(dāng)緊急備用電源；當(dāng)開關(guān)19，20，21，22，23，25斷開，同時開關(guān)28，29，30，31，32，33，34，35，36，37閉合時，儲能線圈c2，c3，c4，c5，c6的上端與A連接，儲能線圈c2，c3，c4，c5，c6的下端與B連接，儲能線圈c2，c3，c4，c5，c6成并聯(lián)連接，通過端口AB連接到脈沖裝置，用作脈沖裝置的儲能部分；可以根據(jù)艦船電力系統(tǒng)的不同情況，考慮選用兩種實(shí)現(xiàn)方式中的任一種方案，其中開關(guān)19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37可選用可關(guān)斷晶閘管。
裝置的動態(tài)運(yùn)行過程如下需要脈沖放電時，給一個控制信號使開關(guān)26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37閉合，同時給一個控制信號使開關(guān)19，20，21，22，23，24，25斷開，儲能線圈并聯(lián)連接，通過端口AB連接到脈沖裝置；放電完畢，給一個控制信號使開關(guān)26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37斷開，同時給一個控制信號使開關(guān)19，20，21，22，23，24，25閉合，儲能線圈串聯(lián)連接，通過端口CD用于平衡負(fù)荷波動和充當(dāng)緊急備用電源。
上述二個實(shí)施例均可以實(shí)現(xiàn)滿足平衡負(fù)荷波動、作為緊急備用電源和充當(dāng)脈沖電源的儲能設(shè)備這三種功能需求。但本發(fā)明創(chuàng)造并不局限于上述二個實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)可根據(jù)上述設(shè)計思想設(shè)計出其它具體實(shí)施方式
。
權(quán)利要求
1.一種艦船電力系統(tǒng)用超導(dǎo)磁儲能裝置，包括多組線圈和開關(guān)，其特征在于所述線圈為由超導(dǎo)導(dǎo)線繞制成的儲能磁體線圈，每組線圈有獨(dú)立的引線，線圈兩端均串接有解耦裝置，用多組開關(guān)控制引線連接，使各儲能線圈可連接成串聯(lián)和并聯(lián)兩種工作狀態(tài)；該儲能裝置設(shè)有至少三對接線端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的艦船電力系統(tǒng)用超導(dǎo)磁儲能裝置，其特征在于所述超導(dǎo)磁儲能裝置設(shè)有四對接線端口，其中一對接線端口始終用于平衡負(fù)荷波動和作為緊急備用電源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種艦船電力系統(tǒng)用超導(dǎo)磁儲能裝置，包括多組線圈和開關(guān)，所述線圈為由超導(dǎo)導(dǎo)線繞制成的儲能磁體線圈，每組線圈有獨(dú)立的引線，用多組開關(guān)控制引線連接，使各儲能線圈可連接成串聯(lián)和并聯(lián)兩種工作狀態(tài)；該儲能裝置設(shè)有至少二對接線端口。超導(dǎo)磁儲能裝置在艦船電力系統(tǒng)中可用于提高供電品質(zhì)，作為緊急備用電源和充當(dāng)脈沖電源的儲能設(shè)備。本發(fā)明設(shè)計的超導(dǎo)磁儲能裝置，在艦船上能實(shí)現(xiàn)一機(jī)三職提高艦船電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，保障緊急備用電源和提供脈沖電源，并能取得巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。它既可以大大地節(jié)約艦船上有限的空間，也可以減輕了重量，這對提高艦船的機(jī)動性是大有好處的。
文檔編號H02J15/00GK1419329SQ0214788
公開日2003年5月21日 申請日期2002年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月17日
發(fā)明者唐躍進(jìn), 戴陶珍, 李敬東, 范則陽 申請人:華中科技大學(xué)