RU2460179C1 - Power plant operating on fuel elements - Google Patents
Power plant operating on fuel elements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2460179C1 RU2460179C1 RU2011117244/07A RU2011117244A RU2460179C1 RU 2460179 C1 RU2460179 C1 RU 2460179C1 RU 2011117244/07 A RU2011117244/07 A RU 2011117244/07A RU 2011117244 A RU2011117244 A RU 2011117244A RU 2460179 C1 RU2460179 C1 RU 2460179C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- inverter
- contactor
- input
- contacts
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Предложение относится к энергоустановкам на топливных элементах.The proposal relates to fuel cell power plants.
Известна энергоустановка на топливных элементах (патент США №2006/0280977, МПК H01M 8/04, 2006), содержащая генератор на топливных элементах, инвертор, датчик напряжения генератора, подключенный к системе автоматического управления и контроля, аккумуляторную батарею, зарядное устройство и коммутационные элементы. Недостатком энергоустановки является ее полная автономность и неспособность к совместной работе с внешней электрической сетью в режиме источника бесперебойного питания.A known fuel cell power plant (US Patent No. 2006/0280977, IPC H01M 8/04, 2006) comprising a fuel cell generator, an inverter, a generator voltage sensor connected to an automatic control and monitoring system, a battery, a charger, and switching elements . The disadvantage of a power plant is its complete autonomy and inability to work together with an external electrical network in uninterruptible power supply mode.
Известно большое количество источников бесперебойного питания ИБП/UPS (журнал "Современные технологии автоматизации" №3, 2005 г., с.66-72), где в качестве резервного источника питания используются аккумуляторные батареи. Недостатком известных ИБП является весьма ограниченное время работы от аккумуляторов при пропадании внешней сети.There are a large number of uninterruptible power supplies UPS / UPS (journal "Modern automation technology" No. 3, 2005, p.66-72), where rechargeable batteries are used as a backup power source. A disadvantage of known UPSs is the very limited battery life in the event of an external network failure.
За прототип взята энергоустановка на топливных элементах (патент RU 2382445, МПК H01M 8/04, 2009), содержащая генератор на топливных элементах, инвертор, датчик напряжения генератора, систему автоматического управления и контроля, блок аккумуляторных батарей, зарядное устройство, развязывающие диоды, три контактора, кнопку включения и коммутационные элементы.The prototype is a fuel cell power plant (patent RU 2382445, IPC H01M 8/04, 2009) containing a fuel cell generator, an inverter, a generator voltage sensor, an automatic control and monitoring system, a battery pack, a charger, three decoupling diodes, and three contactor, power button and switching elements.
Недостаток энергоустановки заключается в отсутствии цепей, позволяющих обеспечить совместную работу энергоустановки с внешней электрической сетью в режиме источника бесперебойного питания с длительным временем работы при пропадании внешней сети.The disadvantage of the power installation is the lack of circuits that allow for the joint operation of the power plant with an external electric network in the uninterruptible power supply mode with a long operating time in the event of an external network failure.
Предлагаемая энергоустановка позволяет получить универсальный резервный источник электроэнергии, способный работать как в режиме источника бесперебойного питания при наличии внешней электрической сети, так и в режиме автономного источника без внешней сети, и обладающий большим временным ресурсом.The proposed power plant allows you to get a universal backup power source that can operate both in uninterruptible power supply mode with an external electrical network, and in an autonomous source mode without an external network, and has a large time resource.
Энергоустановка, схема которой представлена на рисунке 1, содержит генератор на топливных элементах 1, инвертор 2, датчик выходного напряжения генератора 3, подключенный к входу системы автоматического управления и контроля 4, блок аккумуляторных батарей 5, зарядное устройство 6, два развязывающих диода 7, 8, объединенный катод которых подключен к входу инвертора 2, три контактора 9, 10, 11. Обмотки контакторов 9, 11 через коммутационные элементы на замыкание 12, 13 подключены к выходу инвертора 2. Обмотка контактора 10 через параллельно-последовательно соединенные кнопку 14, вспомогательный контакт 15 контактора 10, коммутационный элемент на замыкание 16 и коммутационный элемент на размыкание 17 подсоединена к блоку 5. Контакты на замыкание 18 контактора 9 включены между генератором 1 и анодом диода 7.The power plant, the circuit of which is shown in Figure 1, contains a fuel cell generator 1, an
Контакты на замыкание 19 контактора 11 включены между выходом инвертора 2 и нагрузкой 20. Основные контакты на замыкание 21 и контакты на размыкание 22 контактора 10 подключены между блоком 5 и соответственно анодом диода 8 и выходом зарядного устройства 6, вход которого связан с выходом инвертора 2. Управляющие входы коммутационных элементов 12, 13, 16, 17 и потребителей соответственных нужд энергоустановки (электромагнитные клапаны, нагреватели, насосы, вентиляторы, датчики и т.д.) 23 связаны с выходами системы 4.The
Энергоустановка снабжена клеммами 24 для подключения внешней электрической сети, связанными через тумблер 25 с датчиком напряжения сети 26 и входом выпрямительного моста 27 с электролитическим конденсатором 28 на выходе, и четвертым контактором 29. Обмотка контактора 29 через коммутационный элемент на замыкание 30 подключена к выходу инвертора 2, а контакты на размыкание 31 контактора 29 подсоединены между выходом выпрямительного моста 27 и входом инвертора 2. Управляющий вход элемента 30 подключен к системе 4.The power plant is equipped with
Энергоустановка работает следующим образом.Power installation works as follows.
При наличии внешней электрической сети, подключенной к клеммам 24, и замыкании тумблера 25 на выходе моста 27 появляется постоянное напряжение, запускающее инвертор 2. На выходе инвертора 2 появляется стабильное переменное напряжение 220 В, запитывающее систему 4 и зарядное устройство 6, осуществляющее подзаряд блока 5. По команде от системы 4 замыкается элемент 13 и срабатывает контактор 11, подключающий контактами 19 выход инвертора 2 к нагрузке 20.If there is an external electric network connected to the
При пропадании или снижении ниже допустимого уровня напряжения внешней сети датчик 26 информирует о произошедшем систему 4.If the external voltage disappears or falls below the permissible voltage level, the
Система 4 замыкает элементы 16 и 30, вызывая срабатывание контакторов 10 и 29. При этом блок 5 через контакты 22 и диод 8 подключается к входу инвертора 2, а мост 27 контактами 31 отключается от него. Одновременно с этим блок 5 контактами 21 отключается от устройства 6. В свою очередь, система 4 по заданному алгоритму осуществляет перевод генератора 1 из холодного состояния в рабочее.The
При появлении на выходе генератора 1 напряжения заданной величины датчик 3 информирует систему 4 о готовности генератора 1 к работе. Система 4 замыкает элемент 12, вызывая срабатывание контактора 9. При этом генератор 1 через контакты 18 и диод 7 подключается к входу инвертора 2. После этого от системы 4 посредством кратковременного размыкания элемента 17 формируется сигнал на отключение контактора 10. В результате выход блока 5 отключается от входа инвертора 2 и подключается к выходу зарядного устройства 6. Дальнейшая работа энергоустановки осуществляется от генератора 1. Переход к данному режиму происходит без прерываний и скачков напряжения на нагрузке 20.When a voltage of a predetermined value appears at the output of the generator 1, the sensor 3 informs the
При появлении напряжения внешней электрической сети на выходе датчика 26 появляется соответствующий информационный сигнал, по которому система 4 замыкает элемент 16, включает контактор 10, подключая блок 5 через контакты 22 и диод 8 к входу инвертора 2, а контактами 21 отключает его от зарядного устройства 6. С небольшой задержкой система 4 размыкает элемент 12, выключает контактор 9 и отключает контактами 18 выход генератора 1 от входа инвертора 2. После чего по заданному алгоритму начинается перевод генератора 1 из рабочего состояния в холодное. По завершении перевода система 4 замыкает элемент 30 и включает контактор 29, подключающий своими контактами 31 выход моста 27 к входу инвертора 2. С небольшой задержкой система 4 посредством кратковременного размыкания элемента 17 выключает контактор 10, отключая тем самым блок 5 от входа инвертора 2 и подключая его к выходу зарядного устройства 6. Таким образом работа энергоустановки от внешней электрической сети полностью восстанавливается без перебоев питания нагрузки 20.When the voltage of the external electric network appears, the corresponding information signal appears at the output of the
Помимо работы в режиме источника бесперебойного питания энергоустановка может функционировать и как автономный независимый от внешней сети источник переменного напряжения. При этом первоначальный запуск установки осуществляется нажатием кнопки 14, вызывающей срабатывание контактора 10 и подключение блока 5 к инвертору 2, запитывающего систему 4. Система 4 обеспечивает перевод генератора 1 в рабочее состояние, после чего подключает его к инвертору 2 с одновременным отключением блока 5 и переводом его в режим подзаряда от устройства 6. Отключение энергоустановки происходит в обратной последовательности.In addition to working in uninterruptible power supply mode, the power plant can function as an autonomous AC voltage source independent of an external network. In this case, the initial start-up of the installation is carried out by pressing the
Рассмотренная схема построения энергоустановки возможна при достаточно близких значениях выпрямленного напряжения сети и напряжений генератора 1 и блока аккумуляторов 5, укладывающихся в допустимый диапазон входных напряжений инвертора 2.The considered scheme for constructing a power plant is possible at fairly close values of the rectified mains voltage and the voltages of the generator 1 and the battery pack 5, which fit into the allowable input voltage range of the
Примененное в энергоустановке двойное преобразование (AC-DC, DC-AC) внешней электрической сети обеспечивает высокую стабильность выходного напряжения установки во всех режимах ее работы.The double conversion used in the power plant (AC-DC, DC-AC) of the external electric network ensures high stability of the output voltage of the installation in all modes of its operation.
Емкость блока аккумуляторов 5 определяется временем перевода генератора 1 из холодного состояния в рабочее и величиной мощности, потребляемой нагрузкой и потребителями собственных нужд.The capacity of the battery pack 5 is determined by the time the generator 1 is transferred from the cold state to the working state and the amount of power consumed by the load and consumers of their own needs.
Для повышения быстродействия переключения силовых контактов 18, 19, 21, 22, 31 энергоустановки возможна замена соответствующих контакторов на твердотельные реле. В качестве зарядного устройства 6 может быть использован также преобразователь DC-DC, при этом его вход подключается параллельно входу инвертора. В результате несколько повышается КПД энергоустановки.To increase the switching speed of
Таким образом предлагаемая энергоустановка обеспечивает большой временной ресурс работы при жестком соблюдении экологическим норм. Ее характеризует широкая универсальность, необходимая для применения в самых различных областях техники, требующих надежного и длительного резервного электропитания.Thus, the proposed power plant provides a large temporary service life with strict observance of environmental standards. It is characterized by the wide versatility required for use in various fields of technology that require reliable and long-term backup power supply.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011117244/07A RU2460179C1 (en) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | Power plant operating on fuel elements |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011117244/07A RU2460179C1 (en) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | Power plant operating on fuel elements |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2460179C1 true RU2460179C1 (en) | 2012-08-27 |
Family
ID=46937957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011117244/07A RU2460179C1 (en) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | Power plant operating on fuel elements |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2460179C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2757291C1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-10-12 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Fuel cell system |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2247446C2 (en) * | 2003-01-08 | 2005-02-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Method and device for servicing electrical installation built around electrochemical generator |
RU2382445C1 (en) * | 2009-02-12 | 2010-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "ЦНИИ судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") | Power plant based on fuel elements |
-
2011
- 2011-04-28 RU RU2011117244/07A patent/RU2460179C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2247446C2 (en) * | 2003-01-08 | 2005-02-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Method and device for servicing electrical installation built around electrochemical generator |
RU2382445C1 (en) * | 2009-02-12 | 2010-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "ЦНИИ судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") | Power plant based on fuel elements |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2757291C1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-10-12 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Fuel cell system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2475920C2 (en) | Electric energy accumulation system maximising renewable energy usage | |
US10951038B2 (en) | Power supply device, power supply system, and method of controlling power supply | |
JP5705178B2 (en) | Power conversion device, power supply switching device, house, and power conversion method | |
US10454286B2 (en) | Conversion circuit device for uninterruptible power supply (UPS) systems | |
US9269989B2 (en) | Electric power supply system | |
KR101689222B1 (en) | Energy storage system and starting method the same | |
CN104428984A (en) | Switching power source device and semiconductor device | |
US10177586B2 (en) | Electric energy storage apparatus | |
CN110999013A (en) | Energy storage system | |
CN104333111A (en) | DC uninterruptible power system and device thereof | |
JP7175580B2 (en) | Charging/discharging device and power supply switching system | |
JP5785316B2 (en) | Power converter | |
CN211183508U (en) | Power supply control device | |
RU2460179C1 (en) | Power plant operating on fuel elements | |
JP2015122841A (en) | Power storage system and power generation system | |
EP3540897B1 (en) | Energy storage apparatus | |
JP2013135475A (en) | Power supply apparatus, charger, and charging system | |
JP6168854B2 (en) | Grid interconnection device | |
RU2726735C1 (en) | Self-contained power supply system with combined energy storage unit | |
RU2382445C1 (en) | Power plant based on fuel elements | |
JP6076381B2 (en) | Power supply system | |
RU2491696C1 (en) | Uninterrupted power supply module for dc loads | |
RU180664U1 (en) | Uninterruptible Power Supply | |
KR20210057231A (en) | Grid participant charging system for easy management of multiple chargers | |
JP6112517B2 (en) | Power conversion device, power supply switching device, house, and power conversion method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20130319 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200429 |