來自電力饋線的熱電發(fā)電的裝置、方法和系統(tǒng)制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了利用熱電發(fā)電機(jī)（TEG）設(shè)備從電力電纜產(chǎn)生的熱量發(fā)電的裝置、方法和系統(tǒng)。裝置包含多個(gè)熱電發(fā)電機(jī)（TEG）設(shè)備。每一個(gè)TEG設(shè)備具有經(jīng)配置用于安置在與電力電纜的外表面熱連通的位置中的第一表面和經(jīng)配置用于在最接近電力電纜四周的周圍環(huán)境安置的第二表面。該裝置也包含電力地耦合到TEG設(shè)備上的一組終端。當(dāng)?shù)谝槐砻婧偷诙砻嬷g存在溫度差異時(shí)，TEG設(shè)備將熱量轉(zhuǎn)變成該組終端處的電力。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)通常涉及熱電發(fā)電。
技術(shù)介紹
由于歐姆加熱電力饋線在電力分配系統(tǒng)中可產(chǎn)生重大的熱量。產(chǎn)生的熱量可能是不合需要的。例如，電力饋線的電阻系數(shù)可隨著溫度增加，使得電力饋線的工作不如電力饋線的溫度增加有效。產(chǎn)生的熱量也可對(duì)其他裝備或結(jié)構(gòu)發(fā)生負(fù)作用。當(dāng)電力系統(tǒng)安裝在封閉的空間中時(shí)，可提供冷卻系統(tǒng)，以便清除由電力饋線產(chǎn)生的熱量。工作的冷卻系統(tǒng)可消耗電力，其可減少利用電力饋線的系統(tǒng)的總能量功效
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
公開了利用熱電發(fā)電機(jī)(TEG)設(shè)備從電力電纜產(chǎn)生的熱量發(fā)電的裝置、方法和系統(tǒng)。TEG設(shè)備可最接近電力電纜的外表面安置。電力電纜和周圍環(huán)境之間的溫度差異引起TEG設(shè)備發(fā)電(例如，通過塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect))。TEG設(shè)備將熱量轉(zhuǎn)變成電力，其導(dǎo)致電力電纜的某些冷卻。電力電纜可經(jīng)過具有不同周圍環(huán)境和不同周圍溫度的多個(gè)區(qū)域。電力饋線電纜和不同的周圍溫度之間的溫度差異在不同的區(qū)域可以是不同的。TEG設(shè)備的輸出電壓水平可與穿過TEG設(shè)備的溫度差異相關(guān)。因此，TEG設(shè)備在不同的區(qū)域中可輸出在不同的電壓水平上的電。將在不同的電壓水平上發(fā)電的TEG設(shè)備耦合到共同的總線上可導(dǎo)致電力的某些損失。本專利技術(shù)的實(shí)施例監(jiān)視由不同的TEG設(shè)備或TEG設(shè)備組產(chǎn)生的電力的電壓和電流，且可控制耦合到TEG設(shè)備上的電力轉(zhuǎn)換器，以便在它們的最大功率點(diǎn)上操作每一個(gè)TEG設(shè)備或TEG設(shè)備組，和以便將收到的TEG設(shè)備的電力轉(zhuǎn)變成公共電壓。具體的實(shí)施例中，裝置包含多個(gè)熱電發(fā)電機(jī)(TEG)設(shè)備。每一個(gè)TEG設(shè)備具有經(jīng)配置用于安置成與電力電纜的外表面熱連通的第一表面和經(jīng)配置用于在最接近電力電纜四周的周圍環(huán)境安置的第二表面(例如，和靠近電力電纜相比，更靠近周圍環(huán)境)。裝置也包含電力地耦合到TEG設(shè)備上的一組終端。當(dāng)?shù)谝槐砻婧偷诙砻嬷g存在溫度差異時(shí)，TEG設(shè)備將熱量轉(zhuǎn)變成一組終端處存在的電力。裝置可進(jìn)一步包含熱傳導(dǎo)的封套，其是可變形的，以便完全地符合電力電纜的外表面。裝置也可進(jìn)一步包含一個(gè)或更多散熱片突出，其是從電力電纜伸出來的。另一個(gè)具體的實(shí)施例中，方法包含接收第一熱電發(fā)電機(jī)(TEG)設(shè)備的第一電能，其中第一 TEG設(shè)備與電力電纜的第一部分熱連通和與電力電纜的第一部分經(jīng)過的第一周圍環(huán)境熱連通。經(jīng)過電力電纜的第一部分的電流可導(dǎo)致電力電纜的第一部分和第一周圍環(huán)境之間的第一溫度差異。第一電能是在可由第一最大功率點(diǎn)跟蹤設(shè)備控制的第一電壓上產(chǎn)生的。方法也包括接收第二 TEG設(shè)備的第二電能，其中第二 TEG設(shè)備與電力電纜的第二部分熱連通和與電力電纜的第二部分經(jīng)過的第二周圍環(huán)境熱連通。經(jīng)過電力電纜的第二部分的電流可導(dǎo)致電力電纜的第二部分和第二周圍環(huán)境之間的第二溫度差異。第二電能是在可由第二最大功率點(diǎn)跟蹤設(shè)備控制的第二電壓上產(chǎn)生的。方法也包含將第一電壓和第二電壓調(diào)整成第三電壓。還有另一個(gè)具體的實(shí)施例中，系統(tǒng)包含經(jīng)配置用于運(yùn)送電能穿過兩個(gè)或更多區(qū)域的電力饋線電纜，其中電能是由電能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的。電力饋線電纜可暴露于兩個(gè)或更多區(qū)域的每一個(gè)的不同的周圍環(huán)境。系統(tǒng)也包括沿著兩個(gè)或更多區(qū)域的第一區(qū)域中的電力饋線電纜的表面安置的第一熱電發(fā)電機(jī)(TEG)設(shè)備。第一 TEG設(shè)備經(jīng)配置用于以第一區(qū)域中的電力饋線電纜和第一周圍溫度之間的第一溫度差異為基礎(chǔ)產(chǎn)生電能。系統(tǒng)也可包含第一最大功率點(diǎn)跟蹤設(shè)備，其控制第一溫度差異上第一 TEG設(shè)備的第一工作電壓接近或處在第一TEG設(shè)備的最大功率點(diǎn)電壓。系統(tǒng)也可包含沿著兩個(gè)或更多區(qū)域的第二區(qū)域中的電力饋線電纜的表面安置的第二 TEG設(shè)備。第二 TEG設(shè)備經(jīng)配置用于以第二區(qū)域中的電力饋線電纜和第二周圍溫度之間的第二溫度差異為基礎(chǔ)產(chǎn)生電能。系統(tǒng)可進(jìn)一步包含第二最大功率點(diǎn)跟蹤設(shè)備，其控制第二溫度差異上第二 TEG設(shè)備的第二工作電壓接近或處在第二 TEG的最大功率點(diǎn)電壓。系統(tǒng)也可包含將第一工作電壓轉(zhuǎn)變成第三電壓的第一電力轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)備和將 第二工作電壓轉(zhuǎn)變成第三電壓的第二電力轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)備。在各種實(shí)施例中能獨(dú)立地獲得或可結(jié)合其他實(shí)施例獲得描述的特征、功能、和優(yōu)勢，參考下列具體實(shí)施方式和附圖公開它的進(jìn)一步詳細(xì)資料。附圖說明圖I是安置在電力電纜附近的熱電發(fā)電機(jī)(TEG)設(shè)備的具體的實(shí)施例的圖表；圖2是具有多個(gè)安置在電纜的外表面和周圍環(huán)境之間的TEG設(shè)備的電力電纜的橫截面圖；圖3是具有電力電纜的結(jié)構(gòu)的透視圖，其中電力電纜穿過結(jié)構(gòu)的多個(gè)不同的周圍環(huán)境延伸。圖4是在不同的溫度差異上工作的兩個(gè)不同的TEG設(shè)備的電能產(chǎn)生特征的曲線圖；和圖5是管理TEG設(shè)備的電能生產(chǎn)的方法的具體的實(shí)施例的流程圖。具體實(shí)施例方式圖I是包含最接近電力電纜110安置的熱電發(fā)電機(jī)(TEG)設(shè)備113-118的系統(tǒng)100的圖表。TEG設(shè)備113-118的每一個(gè)可包含多樣的正-類型摻雜的到負(fù)-類型摻雜的(P-N)熱電球?qū)Α６鄠€(gè)P-N熱電球?qū)删佑诜馓變?nèi)(圖I中沒有示出)，以便形成一個(gè)TEG設(shè)備 113-118。電力電纜110可經(jīng)過不同的周圍環(huán)境，如第一周圍環(huán)境119和第二周圍環(huán)境129。例如，電力電纜110可將電能來源(例如，發(fā)電系統(tǒng))的電能運(yùn)送給結(jié)構(gòu)內(nèi)的不同的負(fù)載。這個(gè)實(shí)例中，不同的周圍環(huán)境可符合暴露于不同的環(huán)境條件的結(jié)構(gòu)的兩個(gè)或更多區(qū)域。每一個(gè)周圍環(huán)境可具有不同的周圍溫度。穿過每一個(gè)周圍環(huán)境119、129的電力電纜110的溫度幾乎是不變的，且在每一個(gè)周圍環(huán)境中可以是不同的。TEG設(shè)備的第一組112,包含TEG設(shè)備113-115,可聯(lián)合(例如,位于之內(nèi))第一周圍環(huán)境，和TEG設(shè)備的第二組122，包含TEG設(shè)備116-118，可聯(lián)合(例如，位于之內(nèi))第二周圍環(huán)境129。TEG設(shè)備的組112、122的每一個(gè)可以電力電纜110和一組TEG設(shè)備聯(lián)合的周圍環(huán)境119、129之間的溫度差異為基礎(chǔ)發(fā)電。因?yàn)榻?jīng)歷TEG設(shè)備的每一個(gè)組112、122的溫度差異可以是不同的，所以由TEG設(shè)備的每一個(gè)組112、122產(chǎn)生的電的特征可以是不同的。例如，響應(yīng)不同的溫度差異，TEG設(shè)備113-118可在不同的電壓水平上發(fā)電。TEG設(shè)備的第一組112的TEG設(shè)備113-115可以是彼此和與第一終端131電力地互相連接的(并聯(lián)的、串聯(lián)的或陣列配置)。TEG設(shè)備的第一組112可通過第一終端131耦合到第一電力轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)備130上。第一電力轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)備130可通過第一終端131接收TEG設(shè)備的第一組112的TEG設(shè)備113-115的電，和可在通過第三終端138將電力供給總線150之前處理(例如，轉(zhuǎn)換或其他轉(zhuǎn)變)電力。第一最大功率點(diǎn)(MPP)跟蹤設(shè)備132可通過第一控制輸入160控制第一電力轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)備130。MPP跟蹤設(shè)備132可引起第一電力轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)備130在第一工作電壓上，即在或接近第一溫度差異上的TEG設(shè)備的第一組112的MPP電壓上，操作TEG設(shè)備的第一組112。MPP跟蹤設(shè)備132可決定第一溫度差異上的TEG設(shè)備(如參考圖4描述的)的第一組112的最大功率點(diǎn)。例如，第一 MPP跟蹤設(shè)備132可實(shí)施MPP跟蹤程序，如擾動(dòng)觀測程序·(perturb-and-observe process)。另一個(gè)實(shí)例中，MPP跟蹤設(shè)備132可決定以MPP設(shè)備的第一組112的輸出電流或電壓和TEG設(shè)備的第一組112輸出的功率之間已知的關(guān)系為基礎(chǔ)的TEG設(shè)備的第本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種裝置，其包括：多個(gè)熱電發(fā)電機(jī)（TEG）設(shè)備，其中每個(gè)TEG設(shè)備具有配置為置于與電力電纜外表面熱連通的第一表面和配置為置于接近所述電力電纜四周的周圍環(huán)境的第二表面；和電力地耦合到所述TEG設(shè)備的一組終端，其中當(dāng)所述第一表面和所述第二表面之間存在溫度差異時(shí)，所述TEG設(shè)備將熱量轉(zhuǎn)變成所述一組終端處存在的電力。

【技術(shù)特征摘要】
2011.07.25 US 13/190,3471.一種裝置，其包括 多個(gè)熱電發(fā)電機(jī)(TEG)設(shè)備，其中每個(gè)TEG設(shè)備具有配置為置于與電力電纜外表面熱連通的第一表面和配置為置于接近所述電力電纜四周的周圍環(huán)境的第二表面；和 電力地耦合到所述TEG設(shè)備的一組終端，其中當(dāng)所述第一表面和所述第二表面之間存在溫度差異時(shí)，所述TEG設(shè)備將熱量轉(zhuǎn)變成所述一組終端處存在的電力。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中每個(gè)所述TEG設(shè)備的第一表面被成形以便完全地符合所述電力電纜的外表面。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，進(jìn)一步包括圍繞一個(gè)或更多所述TEG設(shè)備的導(dǎo)熱封套，其中所述導(dǎo)熱封套促進(jìn)所述TEG設(shè)備與所述電力電纜的耦合。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中每個(gè)所述TEG設(shè)備包含至少一個(gè)正型摻雜對(duì)負(fù)型摻雜(P-N)熱電球?qū)Α?.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，進(jìn)一步包括電力轉(zhuǎn)變器，其經(jīng)配置用于接收所述一組終端處存在的電壓和電流，并用于將所述電壓和所述電流轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變器終端處存在的輸出電壓和輸出電流。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，進(jìn)一步包括最大功率點(diǎn)跟蹤設(shè)備，其經(jīng)配置用于控制所述電力轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)備，以便使所述TEG設(shè)備在所述溫度差異、接近或在所述TEG設(shè)備的最大功率點(diǎn)產(chǎn)生在所述一組終端處存在的電壓和電流。7.一種方法包括 接收來自第一熱電發(fā)電機(jī)設(shè)備，即TEG設(shè)備，的第一電能，所述第一 TEG設(shè)備與電力電纜的第一部分和電力電纜的第一部分經(jīng)過的第一周圍環(huán)境熱連通，其中經(jīng)過所述電力電纜的第一部分的電流導(dǎo)致所述電力電纜的第一部分和所述第一周圍環(huán)境之間的第一溫度差異，并且其中所述第一電能是在由第一最大功率點(diǎn)跟蹤設(shè)備控制的第一電壓產(chǎn)生的； 接收來自第二 TEG設(shè)備的第二電能，所述第二 TEG設(shè)備與所述電力電纜的第二部分和所述電力電纜的第二部分經(jīng)過的第二周圍環(huán)境熱連通，其中經(jīng)過所述電力電纜的第二部分的電流導(dǎo)致所述電力電纜的第二部分和第二周圍環(huán)境之間的第二溫度差異，并且其中所述第二電能是在由第二最大功率點(diǎn)跟蹤設(shè)備控制的第二電壓產(chǎn)生的；和 將所述第一電壓和所述第二電壓調(diào)整為第三電壓。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一溫度差異不同于所述第二溫度差異。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述電力電纜的第一部分的第一溫度不同于所述電力電纜的第二...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：L·高，S·劉，J·M·菲爾德，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：波音公司，
類型：發(fā)明
國別省市：