RU2656357C1 - Electrical load electrical supply system elements (equipment, devices) adaptive control system, connected to two and more electric energy sources (embodiments) - Google Patents
Electrical load electrical supply system elements (equipment, devices) adaptive control system, connected to two and more electric energy sources (embodiments) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2656357C1 RU2656357C1 RU2017125723A RU2017125723A RU2656357C1 RU 2656357 C1 RU2656357 C1 RU 2656357C1 RU 2017125723 A RU2017125723 A RU 2017125723A RU 2017125723 A RU2017125723 A RU 2017125723A RU 2656357 C1 RU2656357 C1 RU 2656357C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric energy
- power supply
- storage devices
- supply system
- energy storage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к области систем управления электропитанием, элементам электропитания, источникам электрической энергии, электрическим нагрузкам, аккумуляторам электрической энергии, накопителям электрической энергии, преобразователям электрической энергии, а также связанным с ними системам управления, и может быть использовано в системах основного электропитания для реализации модели ценозависимого электропотребления, а также в системах аварийного и резервного электропитания потребителей постоянного тока для повышения эффективности их использования.The present invention relates to the field of power management systems, power elements, electric energy sources, electric loads, electric energy batteries, electric energy storage devices, electric energy converters, and also associated control systems, and can be used in main power systems for implementing the model price-dependent power consumption, as well as in emergency and backup power supply systems of direct current consumers for improved efficiency in their use.
Уровень техникиState of the art
Известны системы автономного электроснабжения и управления элементами (оборудованием, устройствами) системы электропитания электрической нагрузки, (см., например, патент RU 2444105 С1, опубликован 27.02.2012).Known systems of autonomous power supply and control elements (equipment, devices) of the power supply system of the electric load (see, for example, patent RU 2444105 C1, published on 02.27.2012).
Известная система обладает рядом существенных недостатков, а именно данная система не позволяет обеспечить адаптивное управление элементами системы электропитания постоянного тока.The known system has a number of significant drawbacks, namely, this system does not allow for adaptive control of the elements of the DC power system.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Заявленная система и ее варианты в формуле изобретения охарактеризованы с использованием следующей терминологии.The claimed system and its variants in the claims are characterized using the following terminology.
Ценозависимое электропотребление: под ценозависимым электропотреблением понимается:Price-dependent power consumption: Price-dependent power consumption means:
- ценозависимое снижение объема покупки (потребления) электрической энергии - снижение объема покупки (потребления) электрической энергии покупателем (электропотребителем) от электрической сети бесконечной мощности;- a price-dependent decrease in the volume of purchase (consumption) of electric energy - a decrease in the volume of purchase (consumption) of electric energy by the buyer (consumer) from an electric network of infinite power;
- ценозависимое снижение потребления (покупки) мощности - снижение потребления (покупки) мощности покупателем (электропотребителем) от электрической сети бесконечной мощности, определяемые соответствующими законодательными требованиями, требованиями нормативно-правовых актов, требованиями прочих регуляторных документов.- price-dependent decrease in power consumption (purchase) - reduction of power consumption (purchase) by a buyer (consumer) from an electric network of infinite power, determined by relevant legislative requirements, requirements of regulatory legal acts, and requirements of other regulatory documents.
Система управления: Система адаптивного управления элементами системы электропитания постоянного тока (далее - Система управления).Control system: Adaptive control system for the elements of a DC power supply system (hereinafter referred to as the Control System).
Система электропитания: преобразователи электрической энергии, в том числе запитанные от электрической сети бесконечной мощности, аккумуляторы электрической энергии или накопители электрической энергии, автономные источники генерации электрической энергии (далее - Система электропитания), коммутационные аппараты электрической энергии, измерительные датчики, информационные каналы связи.Power supply system: electric energy converters, including those powered from infinite power networks, electric energy accumulators or electric energy storage devices, autonomous sources of electric energy generation (hereinafter referred to as the Power System), electrical energy switching devices, measuring sensors, information communication channels.
Автономные источники генерации электрической энергии: солнечные батареи для производства электроэнергии, ветряные электрогенераторы для производства электрической энергии, тепловые электростанции малой мощности (далее - Автономные источники генерации электрической энергии).Autonomous sources of electric energy generation: solar panels for the production of electricity, wind power generators for the production of electric energy, low-power thermal power plants (hereinafter - Autonomous sources of electric energy generation).
Электрическая сеть бесконечной мощности: совокупность производственных и иных имущественных объектов электроэнергетики, связанных единым процессом производства и передачи электрической энергии в условиях централизованного оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике.Electric network of infinite power: a set of production and other property objects of the electric power industry connected by a single process of production and transmission of electric energy under the conditions of a centralized operational dispatch control in the electric power industry.
Аккумуляторы электрической энергии или накопители электрической энергии: источники ЭДС многоразового действия, предполагающие циклическое использование (через заряд-разряд) для накопления и последующей отдачи энергии.Electric energy accumulators or electric energy storage devices: EMF sources of reusable action, involving cyclic use (via charge-discharge) for the accumulation and subsequent release of energy.
Источники электрической энергии: Электрическая сеть бесконечной мощности, Автономные источники генерации электрической энергии, Аккумуляторы электрической энергии или накопители электрической энергии.Sources of electric energy: Electric network of infinite power, Autonomous sources of electric energy generation, Electric energy storage batteries or electric energy storage devices.
Внешние источники электрической энергии: Электрическая сеть бесконечной мощности, Автономные источники генерации электрической энергии.External sources of electric energy: Electric network of infinite power, Autonomous sources of electric energy generation.
Целью настоящего изобретения является создание системы адаптивного управления элементами системы электропитания постоянного тока (далее - Система управления), подключенной к двум и более источникам электрической энергии, для реализации модели ценозависимого электропотребления в системах основного электропитания, а также для повышения общей эффективности систем аварийного и резервного электропитания потребителей постоянного тока.The aim of the present invention is the creation of an adaptive control system for elements of a DC power system (hereinafter referred to as the Control System) connected to two or more sources of electric energy, to implement a model of price-dependent power consumption in main power systems, as well as to increase the overall efficiency of emergency and backup power systems DC consumers.
Разработанные технические решения, алгоритмы управления направлены на автоматизацию процесса определения экономически целесообразного источника электропитания и его использования путем автоматического, без коммутационного регулирования уровня электрической нагрузки для каждого источника электрической энергии, а также повышения энергоэффективности системы электропитания в целом при сохранении функций гарантированного электропитания.The developed technical solutions and control algorithms are aimed at automating the process of determining a cost-effective power source and its use by automatically, without switching, regulating the level of electric load for each source of electric energy, as well as improving the energy efficiency of the power system as a whole while maintaining the guaranteed power supply functions.
Технический результат заключается в возможности осуществить регулируемую параллельную работу двух и более источников электрической энергии на единую нагрузку на постоянном токе, при этом сохраняется заданное гарантированное время работы объекта в автономном режиме и не происходит коммутаций источников электрической энергии. Загрузка каждого параллельно работающего источника электрической энергии регулируется по заданному алгоритму, при этом алгоритм Системы управления в каждый момент времени определяет источник электрической энергии с наиболее низкой стоимостью электроэнергии и загружает его в объеме и на время, рассчитанное исходя из статических и динамических данных. получаемых из внешней информационной системы и от системы электропитания объекта.The technical result consists in the possibility to carry out controlled parallel operation of two or more sources of electric energy for a single load on direct current, while the specified guaranteed operating time of the object is maintained in an autonomous mode and there is no switching of electric energy sources. The load of each parallel working source of electric energy is regulated according to a predetermined algorithm, while the control system algorithm at each moment of time determines the source of electric energy with the lowest cost of electricity and loads it in volume and for a time calculated on the basis of static and dynamic data. obtained from the external information system and from the power supply system of the facility.
Кроме того, при использовании Системы управления повышается энергоэффективность объектов с системами электропитания постоянного тока за счет более эффективного использования элементов системы электропитания (в частности, аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии) при сохранении заданного гарантированного времени работы объекта в автономном режиме.In addition, when using the Control System, the energy efficiency of objects with DC power systems increases due to more efficient use of elements of the power system (in particular, electric energy accumulators / electric energy storage devices) while maintaining the specified guaranteed operating time of the object in stand-alone mode.
Для решения поставленной задачи и достижения указанного выше технического результата предложено два варианта реализации системы электропитания потребителей постоянного тока.To solve this problem and achieve the above technical result, two options for the implementation of a DC power supply system are proposed.
По первому варианту система электропитания потребителей постоянного тока охарактеризована следующей совокупностью существенных признаков.According to the first option, the DC power supply system is characterized by the following set of essential features.
Так, система электропитания потребителей постоянного тока, запитанная от внешних источников электрической энергии через AC/DC преобразователь, содержит выводы отрицательной и положительной полярности для подключения к ним нагрузки, а также для подключения входящих в систему электропитания аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии и автономных источников генерации электрической энергии, блока управления, узла коммутации аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии, защитного автоматического выключателя, по меньшей мере одного датчика величины постоянного тока, при этом блок управления выполнен с возможностью получения и обработки данных от аккумуляторов электрической энергии /накопителей электрической энергии для мониторинга параметров их напряжения и емкости, от AC/DC преобразователя, от узла коммутации, от автономных источников генерации электрической энергии в случае их подключения к электрической цепи системы электропитания постоянного тока, от каналообразующего оборудования внешней информационной сети передачи данных, от датчика величины переменного напряжения в цепи внешнего сетевого электропитания, от по меньшей мере одного датчика величины постоянного напряжения, который или которые установлены в цепи отрицательной полярности на выводах аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии и автономных источников генерации электрической энергии в случае их подключения к электрической цепи системы электропитания постоянного тока, причем выводы отрицательной и положительной полярности имеют электрическое соединение с блоком управления для осуществления питания блока управления как от внешних источников электрической энергии, так и от аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии и автономных источников генерации электрической энергии в случае их подключения к электрической цепи системы электропитания постоянного тока, кроме того, блок управления выполнен с возможностью управления работой узла коммутации, а также режимом работы защитного автоматического выключателя, который установлен в цепи отрицательной полярности так, что обеспечивается возможность отключения вывода отрицательной полярности аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии от выводов отрицательной полярности системы электропитания потребителей постоянного тока, причем блок управления обеспечивает возможность подключения аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии к нагрузке как в режиме ее параллельного питания от внешних источников электрической энергии, так и в режиме падения напряжения в сети внешних источников электрической энергии и/или при полном его отсутствии.So, the power supply system of direct current consumers, powered from external sources of electric energy through an AC / DC converter, contains terminals of negative and positive polarity for connecting loads to them, as well as for connecting electric power accumulators / electric energy storage devices and autonomous sources included in the power supply system generation of electric energy, control unit, switching unit of electric energy accumulators / electric energy storage devices, protective av an aromatic switch of at least one sensor of a direct current value, wherein the control unit is configured to receive and process data from electric energy accumulators / electric energy storage devices for monitoring parameters of their voltage and capacitance, from an AC / DC converter, from a switching unit, from autonomous sources of electric energy generation in case of their connection to the electric circuit of the DC power supply system, from the channel-forming equipment of the external information network and data transmission, from an AC voltage sensor in an external network power supply circuit, from at least one DC voltage sensor, which or which are installed in a negative polarity circuit at the terminals of electric energy storage batteries / electric energy storage devices and autonomous sources of electric energy generation in the case of their connection to the electrical circuit of the DC power system, and the terminals of negative and positive polarity have an electrical unity with the control unit for supplying the control unit both from external sources of electric energy, and from electric energy accumulators / electric energy storage devices and autonomous sources of electric energy generation if they are connected to the electric circuit of the DC power supply system, in addition, the control unit is made with the ability to control the operation of the switching unit, as well as the operating mode of the protective circuit breaker, which is installed in a negative circuit so that it is possible to disconnect the negative polarity terminal of the electric energy accumulators / electric energy storage devices from the negative polarity terminals of the direct current power supply system, and the control unit enables the electric energy accumulators / electric energy storage devices to be connected to the load both in the mode of its parallel power supply from external sources of electric energy, and in the mode of voltage drop in the network of external sources electrical power and / or its complete absence.
Блок управления представляет собой микропроцессорный блок управления.The control unit is a microprocessor control unit.
Система электропитания содержит автономные источники генерации электрической энергии, которые подключены к предусмотренным выводам для их параллельного подключения.The power supply system contains autonomous sources of electric energy generation, which are connected to the provided terminals for their parallel connection.
Система электропитания содержит реле разрешения заряда и разряда аккумуляторных батарей, которое управляется блоком управления и имеет возможность включать/отключать вывод отрицательной полярности аккумуляторных батарей от нагрузки.The power supply system contains a relay for permitting charge and discharge of the batteries, which is controlled by the control unit and has the ability to enable / disable the output of the negative polarity of the batteries from the load.
В системе электропитания узел коммутации аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии содержит диод и отрицательный контактный вывод аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии, причем диод своим анодом подключен к отрицательному выводу аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии, а его катод имеет возможность быть подключенным к клемме реле разрешения заряда и разряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии в случае включения режима разряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии, причем в случае включения режима параллельной работы или заряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии к клемме реле разрешения заряда и разряда подключается отрицательный вывод аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии и соответственно катод диода в данном режиме не подключен к клемме реле.In the power supply system, the switching unit for electric energy accumulators / electric energy storage devices contains a diode and a negative terminal for electric energy accumulators / electric energy storage devices, the diode being connected with its anode to the negative terminal of electric energy accumulators / electric energy storage devices, and its cathode can be connected to terminal of the relay for permitting the charge and discharge of electric energy accumulators / electric energy storage devices in the case of In this case, when the parallel operation mode or charge of the electric energy accumulators / electric energy accumulators is turned on, the negative terminal of the electric energy accumulators / electric energy accumulators and, accordingly, the diode cathode in this mode is not connected to the relay terminal.
В системе электропитания режим параллельной работы включает одновременное питание нагрузки как от аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии, так и от внешних источников электрической энергии, причем алгоритм управления данным режимом является адаптивным и осуществляется блоком управления.In the power supply system, the parallel operation mode includes the simultaneous supply of the load from both electric energy accumulators / electric energy storage devices and from external sources of electric energy, the control algorithm for this mode being adaptive and implemented by the control unit.
В системе электропитания отрицательный вывод для параллельного подключения автономных источников генерации электрической энергии к аккумуляторам электрической энергии/накопителям электрической энергии содержит диод для предотвращения протекания тока к автономным источникам генерации электрической энергии от аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии.In the power supply system, a negative terminal for parallel connection of autonomous sources of electric energy generation to electric energy storage batteries / electric energy storage devices contains a diode for preventing current flowing to autonomous electric energy sources from electric energy storage batteries / electric energy storage devices.
По второму варианту система электропитания потребителей постоянного тока охарактеризована следующей совокупностью существенных признаков.According to the second option, the DC power supply system is characterized by the following set of essential features.
Так, система электропитания потребителей постоянного тока по второму варианту выполнения, запитанная от внешних источников электрической энергии через AC/DC преобразователь, содержит выводы отрицательной и положительной полярности для подключения к ним нагрузки, а также для подключения входящих в систему электропитания аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии и автономных источников генерации электрической энергии, блока управления, защитного автоматического выключателя, по меньшей мере одного датчика величины постоянного тока, причем выводы аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии имеют параллельное подключение к указанным выше выводам отрицательной и положительной полярности через регулируемый DC/DC преобразователь, при этом блок управления выполнен с возможностью получения и обработки данных по каналам связи от аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии для мониторинга параметров их напряжения и емкости, от регулируемого DC/DC преобразователя, от автономных источников генерации электрической энергии в случае их подключения к электрической цепи системы электропитания постоянного тока, от каналообразующего оборудования внешней информационной сети передачи данных, от датчика величины переменного напряжения в цепи внешнего источника электрической энергии, от по меньшей мере одного датчика величины постоянного напряжения, который или которые установлены в цепи отрицательной полярности на выводах аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии и от автономных источников генерации электрической энергии при их подключении к электрической цепи системы электропитания постоянного тока, причем вывод отрицательной полярности нагрузки и вывод отрицательной полярности блока управления подключены к выводу отрицательной полярности регулируемого DC/DC преобразователя через защитный автоматический выключатель, кроме того, выводы отрицательной и положительной полярности имеют электрическое соединение с блоком управления для осуществления его электропитания как от внешних источников электрической энергии через AC/DC преобразователь, так и от аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии через регулируемый DC/DC преобразователь, кроме того. блок управления выполнен с возможностью управления работой регулируемого DC/DC преобразователя, а также режимом работы защитного автоматического выключателя, который установлен в цепи отрицательной полярности так, что обеспечивается возможность отключения вывода отрицательной полярности регулируемого DC/DC преобразователя от выводов отрицательной полярности системы электропитания потребителей постоянного тока, причем блок управления обеспечивает возможность регулирования баланса мощности, выдаваемой блоком аккумуляторных батарей через регулируемый DC/DC преобразователь и выдаваемой внешними источниками электрической энергии через AC/DC преобразователь на общую нагрузку в соответствии с алгоритмом управления.So, the power supply system of direct current consumers according to the second embodiment, powered from external sources of electric energy through an AC / DC converter, contains terminals of negative and positive polarity for connecting loads to them, as well as for connecting electric energy accumulators / electric drives included in the power supply system energy and autonomous sources of electric energy generation, control unit, protective circuit breaker, at least one sensor direct current values, and the terminals of electric energy accumulators / electric energy storage devices are connected in parallel to the above negative and positive polarity terminals via an adjustable DC / DC converter, while the control unit is configured to receive and process data via communication channels from electric energy accumulators / electric energy storage devices for monitoring the parameters of their voltage and capacitance, from an adjustable DC / DC converter, from autonomous sources of ge the operation of electric energy if they are connected to the electric circuit of a DC power supply system, from channel-forming equipment of an external information data transmission network, from an AC voltage sensor in an external electric energy source circuit, from at least one DC voltage sensor, which in a circuit of negative polarity at the terminals of electric energy accumulators / electric energy accumulators and from autonomous sources and electric energy when they are connected to the electric circuit of the DC power supply system, and the negative polarity of the load and the negative polarity of the control unit are connected to the negative polarity of the adjustable DC / DC converter through a protective circuit breaker, in addition, the terminals of negative and positive polarity have an electric connection to the control unit for the implementation of its power supply as from external sources of electrical energy through AC / DC the forming and the battery electric energy / electric energy storage through an adjustable DC / DC converter furthermore. the control unit is configured to control the operation of the adjustable DC / DC converter, as well as the operating mode of the protective circuit breaker, which is installed in the circuit of negative polarity so that it is possible to disconnect the negative polarity terminal of the adjustable DC / DC converter from the terminals of the negative polarity of the DC power supply system moreover, the control unit provides the ability to control the balance of power issued by the battery pack through an adjustable DC / DC converter and supplied by external sources of electrical energy through an AC / DC converter to the total load in accordance with the control algorithm.
В системе электропитания по второму варианту блок управления представляет собой микропроцессорный блок управления.In the power supply system according to the second embodiment, the control unit is a microprocessor control unit.
Система электропитания по второму варианту содержит автономные источники генерации электрической энергии, которые подключены к предусмотренным выводам для их параллельного подключения.The power supply system according to the second embodiment contains autonomous sources of electric energy generation, which are connected to the provided terminals for their parallel connection.
В системе электропитания по второму варианту регулирование баланса мощности обеспечивается посредством регулирования уровня напряжения на регулируемом DC/DC преобразователе.In the power supply system of the second embodiment, the regulation of the power balance is provided by adjusting the voltage level on the adjustable DC / DC converter.
В системе электропитания по второму варианту уровень напряжения на преобразователе рассчитывается с учетом следующих параметров: текущее время и дата, время действия дорогих и дешевых тарифов с привязкой к дням недели и месяцам, текущее напряжение аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии, текущая емкость аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии, текущий ток нагрузки, значение среднего потребления по дням недели за периоды дорогого и дешевого тарифа.In the power supply system according to the second variant, the voltage level on the converter is calculated taking into account the following parameters: current time and date, the time of the operation of expensive and cheap tariffs with reference to the days of the week and months, the current voltage of electric energy storage batteries / electric energy storage devices, current capacity of electric energy storage batteries / electric energy stores, current load current, average consumption by days of the week for periods of expensive and cheap tariffs.
В системе электропитания по второму варианту отрицательный вывод для параллельного подключения автономных источников генерации электрической энергии к аккумуляторам электрической энергии/накопителям электрической энергии содержит диод для предотвращения протекания тока к автономным источникам генерации электрической энергии от аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии.In the power supply system according to the second embodiment, the negative terminal for parallel connection of autonomous sources of electric energy generation to electric energy accumulators / electric energy storage devices contains a diode for preventing current flowing to autonomous electric energy sources from electric energy accumulators / electric energy storage devices.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 (а) представлен общий вид схемы системы электропитания потребителей постоянного тока с реле разрешения разряда/заряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии.In FIG. 1 (a) shows a general view of the circuit of the power supply system of direct current consumers with a relay for permitting the discharge / charge of electric energy accumulators / electric energy storage devices.
На фиг. 1 (б) представлен общий вид схемы системы электропитания потребителей постоянного тока с регулируемым DC/DC преобразователем.In FIG. 1 (b) presents a general view of the circuit of the power supply system of direct current consumers with an adjustable DC / DC converter.
На фиг. 2 представлен общий вид узла коммутации.In FIG. 2 shows a General view of the switching node.
На фиг. 3 приведены графики, которые построены на основе моделирования схемы выдачи мощности для разных уровней напряжения и разных токов нагрузки.In FIG. Figure 3 shows the graphs that are built on the basis of modeling the power distribution scheme for different voltage levels and different load currents.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Техническое решение предполагает наличие специализированного микропроцессорного блока управления, аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии, системы контроля заряда и разряда, автономных источников генерации электрической энергии (при наличии), преобразователей электрической энергии, датчиков и исполнительных механизмов, а также специального программного обеспечения, реализующего алгоритмы автоматического управления.The technical solution involves the availability of a specialized microprocessor control unit, electric energy accumulators / electric energy storage devices, a charge and discharge control system, autonomous sources of electric energy generation (if any), electric energy converters, sensors and actuators, as well as special software that implements algorithms automatic control.
Специализированный микропроцессорный блок управления характеризуется высокими интеграционными показателями (т.е. способен осуществлять информационный обмен с разными видами устройств и систем питания), высокой надежностью и быстродействием. Структура блока управления является модульной и предполагает наличие одного процессорного модуля и набора интерфейсных модулей, подключаемых к процессорному модулю по единой шине обмена данными. Состав интерфейсных модулей подбирается исходя из характеристик устройств и систем питания. Системное программное обеспечение блока управления позволяет выполнять алгоритмы программируемой логики в режиме реального времени.The specialized microprocessor control unit is characterized by high integration indicators (i.e. it is capable of exchanging information with various types of devices and power systems), high reliability and speed. The structure of the control unit is modular and assumes the presence of one processor module and a set of interface modules connected to the processor module via a single data exchange bus. The composition of the interface modules is selected based on the characteristics of devices and power systems. The control unit system software allows executing real-time programmable logic algorithms.
Система автоматического контроля заряда и разряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии обеспечивает автоматический контроль емкости в процессе разряда и автоматический режим заряда с балансировкой ячеек.The system of automatic control of the charge and discharge of electric energy accumulators / electric energy accumulators provides automatic capacity control during the discharge and automatic charge mode with cell balancing.
Автономные источники генерации электрической энергии (при наличии) обеспечивают подачу напряжения в систему питания через входящие в их состав блоки преобразования и обеспечивают, в зависимости от режима, зарядку аккумуляторных батарей или компенсацию нагрузки.Autonomous sources of electric energy generation (if available) provide voltage to the power system through the conversion units included in them and provide, depending on the mode, charging of the batteries or load compensation.
Датчики и исполнительные механизмы характеризуются высокими показателями точности и быстродействия, а также простотой установки в существующие системы питания.Sensors and actuators are characterized by high accuracy and speed, as well as ease of installation in existing power systems.
Алгоритмы управления характеризуются высокой адаптивностью, т.е. пересчетом параметров работы системы питания исходя из текущих значений напряжения, тока, температуры и ценовых показателей на каждой итерации цикла управления.Control algorithms are characterized by high adaptability, i.e. recalculation of the parameters of the power supply system based on the current values of voltage, current, temperature and price indicators at each iteration of the control cycle.
Согласно фиг. 1 (а) система электропитания содержит выводы отрицательной и положительной полярности (10) для подключения к ним нагрузки (7), аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии (5), блока управления (1), реле разрешения заряда и разряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии (2), защитного автоматического выключателя (3), датчика величины постоянного тока (4). При этом блок управления выполнен с возможностью получения и обработки данных по каналам связи (9) от аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии (5) для мониторинга параметров их напряжения и емкости, от каналообразующего оборудования внешней информационной сети передачи данных (6), датчика величины переменного напряжения в цепи внешнего сетевого электропитания (не показан), датчика величины постоянного тока (4). Реле разрешения заряда и разряда (2) выполнено с возможностью подключения цепи отрицательной полярности к отрицательному выводу аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии через узел коммутации (11). Система электропитания также содержит выводы для параллельного подключения автономных источников генерации электрической энергии в случае их подключения к электрической цепи системы электропитания постоянного тока (12) через диод (13). Узел коммутации (11) содержит диод и отрицательный контактный вывод аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии. Блок управления (1) обеспечивает возможность регулирования баланса мощности, выдаваемой преобразователем AC/DC (8).According to FIG. 1 (a) the power supply system contains terminals of negative and positive polarity (10) for connecting a load (7), electric energy accumulators / electric energy storage devices (5), a control unit (1), a relay for resolving the charge and discharge of electric energy batteries / electric energy storage devices (2), protective circuit breaker (3), direct current sensor (4). At the same time, the control unit is configured to receive and process data via communication channels (9) from electric energy accumulators / electric energy storage devices (5) to monitor their voltage and capacitance parameters, from channel-forming equipment of an external information data transmission network (6), and a value sensor alternating voltage in the circuit of the external mains power supply (not shown), the direct current sensor (4). The charge and discharge resolution relay (2) is configured to connect a negative polarity circuit to the negative terminal of electric energy accumulators / electric energy storage devices through a switching unit (11). The power supply system also contains conclusions for parallel connection of autonomous sources of electric energy generation if they are connected to the electric circuit of the DC power system (12) through the diode (13). The switching unit (11) contains a diode and a negative contact terminal of electric energy accumulators / electric energy storage devices. The control unit (1) provides the ability to control the power balance provided by the AC / DC converter (8).
Согласно фиг. 1 (б) система электропитания содержит выводы отрицательной и положительной полярности (10) для подключения к ним нагрузки (7), аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии (5), блока управления (1), защитного автоматического выключателя (3), датчика величины постоянного тока (4). При этом блок управления выполнен с возможностью получения и обработки данных по каналам связи (9) от аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии (5) для мониторинга параметров их напряжения и емкости, от каналообразующего оборудования внешней информационной сети передачи данных (6), датчика величины переменного напряжения в цепи внешнего сетевого электропитания, датчика величины постоянного тока (4). Соединение аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии (5) с выводами отрицательной и положительной полярности (10) и нагрузкой (7) осуществляется через DC/DC преобразователь (14). Система электропитания также содержит выводы для параллельного подключения автономных источников генерации электрической энергии в случае их подключения к электрической цепи системы электропитания постоянного тока (12) через диод (13). DC/DC преобразователь (14) выступает в качестве узла коммутации и содержит отрицательный и положительный контактные выводы аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии. Блок управления (1) обеспечивает возможность регулирования баланса мощности, выдаваемой преобразователем DC/DC (14).According to FIG. 1 (b) the power supply system contains terminals of negative and positive polarity (10) for connecting a load (7), electric energy accumulators / electric energy storage devices (5), a control unit (1), a protective circuit breaker (3), a value sensor direct current (4). At the same time, the control unit is configured to receive and process data via communication channels (9) from electric energy accumulators / electric energy storage devices (5) to monitor their voltage and capacitance parameters, from channel-forming equipment of an external information data transmission network (6), and a value sensor alternating voltage in the circuit of external mains power supply, DC current sensor (4). The connection of electric energy accumulators / electric energy storage devices (5) with negative and positive polarity terminals (10) and load (7) is carried out via a DC / DC converter (14). The power supply system also contains conclusions for parallel connection of autonomous sources of electric energy generation if they are connected to the electric circuit of the DC power system (12) through the diode (13). The DC / DC converter (14) acts as a switching unit and contains the negative and positive terminals of the electric energy accumulators / electric energy accumulators. The control unit (1) provides the ability to control the power balance issued by the DC / DC converter (14).
На схеме (см. фиг. 1 (а) и (б)) показан принцип включения аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии в систему электропитания постоянного тока и информационные соединения блока управления с элементами системы.The diagram (see Fig. 1 (a) and (b)) shows the principle of incorporating electric energy accumulators / electric energy storage devices into a DC power supply system and information connections of a control unit with system elements.
Основной особенностью схемы является независимость аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии в комплекте с блоком управления от схемы системы электропитания, инкапсуляция всех функций в отдельном модуле и возможность присоединения данного модуля к существующим системам электропитания без необходимости внесения в них изменений и остановки их работы.The main feature of the circuit is the independence of electric energy accumulators / electric energy accumulators complete with a control unit from the power supply system circuit, encapsulation of all functions in a separate module and the possibility of connecting this module to existing power systems without the need to make changes to them and stop their operation.
Обеспечение бесперебойного электроснабжения от аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии выполняется за счет их постоянного электрического соединения с системой электропитания - через узел коммутации (в т.ч. DC/DC преобразователь). Схема работы узла коммутации такова, что независимо от текущего режима работы аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии (заряд или разряд), при пропадании питания от внешних источников электрической энергии, нагрузка продолжит получать питание от аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии без прерывания.Uninterrupted power supply from electric energy accumulators / electric energy storage units is ensured due to their constant electrical connection to the power supply system - through a switching unit (including a DC / DC converter). The circuit of the switching unit is such that, regardless of the current mode of operation of the electric energy accumulators / electric energy storage devices (charge or discharge), in the event of loss of power from external electric energy sources, the load will continue to receive power from electric energy accumulators / electric energy storage devices without interruption.
Обеспечение остальных функций технического решения выполняется за счет информационных связей блока управления.Providing the remaining functions of the technical solution is carried out due to the information connections of the control unit.
Заявленные технические решения (варианты) применимы:The claimed technical solutions (options) are applicable:
А) в качестве источника резервирования систем электроснабжения объектов телекоммуникационной отрасли, базовых станций сотовой связи;A) as a source of redundancy of power supply systems of telecommunication industry facilities, base stations of cellular communications;
Б) в качестве технического решения, используемого для снижения количества электрической энергии и мощности, потребляемой от электрической сети в часы плановой пиковой нагрузки единой энергетической системы Российской Федерации, также в часы, определенные коммерческим оператором торговой системы оптового рынка.B) as a technical solution used to reduce the amount of electric energy and power consumed from the electric network during the planned peak hours of the unified energy system of the Russian Federation, also at the hours determined by the commercial operator of the wholesale market trading system.
Заявленные варианты системы работают согласно заданному алгоритму.The claimed system options work according to a given algorithm.
В частности, алгоритм параллельной работы двух и более источников электрической энергии является адаптивным и с заданной частотой регулирует баланс мощности, выдаваемой источником электрической энергии на единую нагрузку. Регулировка баланса происходит посредством регулирования уровня напряжения на преобразователях (AC/DC или DC/DC в другом из вариантов), рассчитываемого на основе ряда параметров.In particular, the parallel operation algorithm of two or more sources of electric energy is adaptive and with a given frequency regulates the balance of power produced by the electric energy source for a single load. The balance is adjusted by adjusting the voltage level on the converters (AC / DC or DC / DC in another of the options), calculated on the basis of a number of parameters.
Основными входными параметрами алгоритма являются:The main input parameters of the algorithm are:
• текущее время и дата;• current time and date;
• расписание времени работы и объема загрузки каждого источника электрической энергии, разработанное для каждого часа в году (статический параметр);• a schedule of the operating time and loading volume of each source of electric energy, developed for each hour of the year (static parameter);
• текущее напряжение аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии;• current voltage of electric energy storage batteries / electric energy storage devices;
• текущая емкость аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии;• current capacity of electric energy storage batteries / electric energy storage devices;
• текущий ток нагрузки;• current load current;
• значение среднечасового потребления по дням расчетного месяца за периоды (статистические данные, пересчитываемые ежедневно).• the value of the average hourly consumption by the days of the billing month for periods (statistical data recalculated daily).
Кроме того, заявленная система работает в нескольких режимах, среди которых можно выделить: режим инициализации, режим разряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии, режим заряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии, аварийный режим.In addition, the claimed system operates in several modes, among which one can distinguish: initialization mode, discharge mode of electric energy storage batteries / electric energy storage devices, charging mode of electric energy storage batteries / electric energy storage devices, emergency mode.
В системе электропитания режим параллельной работы двух и более источников электрической энергии включает одновременное питание нагрузки как от аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии, так и от внешних источников электрической энергии, причем алгоритм управления данным режимом является адаптивным и осуществляется блоком управления посредством регулирования уровня напряжения на AC/DC преобразователе, запитанном от внешних источников электрической энергии.In the power supply system, the parallel operation mode of two or more sources of electric energy includes simultaneous supply of the load from both electric energy accumulators / electric energy storage devices and external electric energy sources, the control algorithm for this mode being adaptive and implemented by the control unit by adjusting the voltage level to AC / DC converter powered by external sources of electrical energy.
В другом варианте управление режимом работы двух и более источников электрической энергии осуществляется блоком управления посредством регулирования уровня напряжения на DC/DC преобразователе, реализованном в составе узла коммутации аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии.In another embodiment, the operation mode of two or more sources of electric energy is controlled by the control unit by adjusting the voltage level on the DC / DC converter, which is implemented as part of the switching unit for electric energy storage batteries / electric energy storage devices.
Схемотехника заявленного изобретения.Circuitry of the claimed invention.
В заявленном изобретении узел коммутации содержит диод и отрицательный контактный вывод блока аккумуляторных батарей, причем диод своим анодом подключен к отрицательному выводу блока аккумуляторных батарей, а его катод имеет возможность быть подключенным к клемме реле разрешения заряда и разряда аккумуляторных батарей в случае включения режима разряда аккумуляторных батарей, причем в случае включения режима параллельного питания или заряда аккумуляторных батарей к клемме реле разрешения заряда и разряда подключается отрицательный вывод блока аккумуляторных батарей и, соответственно, катод диода в данном режиме не подключен к клемме реле.In the claimed invention, the switching unit contains a diode and a negative contact terminal of the battery pack, the diode being connected by its anode to the negative terminal of the battery pack, and its cathode has the ability to be connected to the terminal of the relay for allowing charge and discharge of batteries in the case of switching on the battery discharge mode and moreover, in the case of switching on the parallel power supply mode or charging the batteries, a negative and negative discharge enable terminal is connected the output of the battery pack and, accordingly, the cathode of the diode in this mode is not connected to the relay terminal.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения узел коммутации содержит преобразователь DC/DC, подключенный между аккумуляторными батареями и шинами системы электропитания постоянного тока.In another embodiment of the claimed invention, the switching unit comprises a DC / DC converter connected between the batteries and the buses of the DC power system.
Функции заявленного изобретения.The functions of the claimed invention.
Работа алгоритма заявленного изобретения заключается в управлении физическими параметрами с учетом статических и динамических данных, получаемых из внешней информационной системы и от системы электропитания объекта. Уровень напряжения на преобразователе (AC/DC или DC/DC в другом из вариантов) рассчитывается с учетом: текущего времени и даты, уровней цен на электрическую энергию и мощность с привязкой ко времени суток, дням недели, месяцам; текущего напряжения блока аккумуляторных батарей; текущей емкости аккумуляторных батарей; текущего напряжения автономных источников генерации электрической энергии; текущего тока нагрузки; значения среднего потребления по дням недели за периоды разных уровней цен на электрическую энергию и мощность.The algorithm of the claimed invention consists in controlling the physical parameters taking into account static and dynamic data obtained from an external information system and from the power supply system of the object. The voltage level on the converter (AC / DC or DC / DC in another of the options) is calculated taking into account: the current time and date, price levels for electric energy and power with reference to the time of day, days of the week, months; current voltage of the battery pack; current battery capacity; current voltage of autonomous sources of electric energy generation; current load current; values of average consumption by days of the week for periods of different levels of prices for electric energy and power.
Для увеличения эффективности работы системы электропитания в целом в заявленной системе управления предусмотрено взаимодействие с инженерными системами объекта установки.To increase the efficiency of the power supply system as a whole, the claimed control system provides for interaction with the engineering systems of the installation.
Совокупность перечисленных выше признаков наряду с указанным выше техническим результатом позволяет также:The combination of the above features along with the above technical result also allows you to:
- осуществлять мониторинг работы системы электропитания с расчетом и фиксацией контрольных параметров режимов потребления;- monitor the operation of the power system with the calculation and fixing of control parameters of consumption modes;
- осуществлять взаимодействие с источниками информации по текущим и прогнозируемым уровням цен на электрическую энергию и мощность;- interact with sources of information on current and forecasted levels of prices for electric energy and power;
- рассчитывать необходимые объемы мощности и промежутки времени работы каждого источника электрической энергии (мощности);- calculate the necessary volumes of power and the operating time intervals of each source of electric energy (power);
- осуществлять расчет остаточной емкости аккумуляторов или накопителей электрической энергии по параметрам тока, напряжения и температуры;- calculate the residual capacity of batteries or electric energy storage devices according to the parameters of current, voltage and temperature;
- управлять зарядом и разрядом накопителей электроэнергии в составе системы электропитания с заданными параметрами по потребляемому и выдаваемому току;- manage the charge and discharge of electric power storage devices as part of the power supply system with specified parameters for the consumed and issued current;
- осуществлять пошаговое управление уровнем напряжения системы питания для частичного или полного перераспределения нагрузки на аккумуляторы и/или накопители электроэнергии;- carry out step-by-step control of the voltage level of the power system for partial or complete redistribution of the load on the batteries and / or energy storage devices;
- осуществлять защиту аккумуляторов или накопителей электрической энергии от перезаряда, глубокого разряда, небаланса напряжения между отдельными элементами, перенапряжения и перегрева;- protect batteries or electric energy storage devices from overcharging, deep discharge, voltage unbalance between the individual elements, overvoltage and overheating;
- осуществлять управление инженерными и климатическими подсистемами системы электропитания для увеличения коэффициента полезного действия аккумуляторов электрической энергии или накопителей электрической энергии- to manage the engineering and climate subsystems of the power supply system to increase the efficiency of electric energy storage batteries or electric energy storage devices
Информация о результатах.Information about the results.
Поскольку емкость аккумуляторов электрической энергии или накопителей электрической энергии, а так же мощность автономных источников генерации электрической энергии являются переменными в расчете параметров выдачи мощности при параллельной работе, алгоритм Системы управления применим для аккумуляторов электрической энергии или накопителей электрической энергии любой емкости и автономных источников генерации электрической энергии любой мощности и, при достаточном значении данных параметров, может обеспечить полное замещение питания нагрузки от сети бесконечной мощности для реализации ценозависимого потребления.Since the capacity of electric energy accumulators or electric energy storage devices, as well as the capacity of autonomous sources of electric energy generation, are variables in calculating the parameters of power output during parallel operation, the Control System algorithm is applicable to electric energy accumulators or electric energy storage devices of any capacity and autonomous sources of electric energy generation any power and, with a sufficient value of these parameters, can provide complete substitution load from a network of infinite power to realize price-dependent consumption.
Краткое описание режимов работы системы.A brief description of the operating modes of the system.
Режим инициализацииInitialization mode
В данном режиме блок управления подключается к преобразователю электрической энергии и каналообразующему оборудованию внешней информационной сети передачи данных и выполняет последовательно следующие действия:In this mode, the control unit is connected to the electric energy converter and the channel-forming equipment of the external data transmission information network and sequentially performs the following actions:
1) синхронизация внутреннего таймера блока управления и преобразователя с астрономическим временем внешней информационной сети;1) synchronization of the internal timer of the control unit and the converter with the astronomical time of the external information network;
2) считывание из памяти преобразователя значений по току или потребленной мощности нагрузки с привязкой к времени и дате;2) reading from the memory of the converter values for current or power consumption of the load with reference to time and date;
3) расчет среднего тока для периодов дорогой и дешевой энергии с занесением в свою внутреннюю энергонезависимую память по дням недели;3) calculation of the average current for periods of expensive and cheap energy with recording in its internal non-volatile memory by the days of the week;
4) расчет максимально допустимого суммарного тока потребления (нагрузка + аккумуляторы электрической энергии/накопители электрической энергии в режиме зарядки) на основе минимального периода дешевого потребления, максимального тока нагрузки (из статистики), номинальной емкости и параметров заряда;4) calculation of the maximum allowable total consumption current (load + electric energy accumulators / electric energy accumulators in charging mode) based on the minimum period of cheap consumption, maximum load current (from statistics), nominal capacity and charge parameters;
5) установка параметра ограничения тока заряда в преобразователе электрической энергии в соответствие с рассчитанным максимально допустимым током нагрузки + заданный % (для защиты от нештатных ситуаций на стороне аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии, связанных с ростом тока потребления);5) setting the parameter for limiting the charge current in the electric energy converter in accordance with the calculated maximum allowable load current + predetermined% (for protection against abnormal situations on the side of electric energy accumulators / electric energy storage devices associated with an increase in consumption current);
6) расчет остаточной емкости аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии, требуемой для резервирования нагрузки в аварийном режиме, для каждого дня недели на основе максимального тока из журнала событий, а также остаточной емкости, требуемой для недопущения глубокого разряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии. Запись рассчитанных параметров в энергонезависимую память блока управления.6) calculation of the residual capacity of electric energy accumulators / electric energy storage devices required to reserve a load in emergency mode for each day of the week based on the maximum current from the event log, as well as the residual capacity required to prevent deep discharge of electric energy batteries / electric energy storage . Writing calculated parameters to the non-volatile memory of the control unit.
Режим разряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергииDischarge mode of electric energy storage batteries / electric energy storage devices
В данном режиме блок управления выполняет постоянное считывание данных с преобразователя электрической энергии и системы автоматического контроля заряда и разряда аккумуляторных батарей, управляет узлом коммутации и уровнем напряжения на преобразователе электрической энергии. Подключение аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии к шинам нагрузки выполняется через реле (2).In this mode, the control unit continuously reads data from the electric energy converter and the automatic battery charge and discharge control system, controls the switching unit and the voltage level on the electric energy converter. The connection of electric energy accumulators / electric energy storage devices to the load buses is carried out through the relay (2).
На фиг. 2 показана электрическая схема узла коммутации (11) и контакты реле (2).In FIG. 2 shows the electrical diagram of the switching unit (11) and relay contacts (2).
По умолчанию (без внешнего напряжения на клеммах управления) положение реле коммутирует аккумуляторы электрической энергии/накопители электрической энергии на шины нагрузки через диод VD, т.е. по умолчанию схема находится в режиме разряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии. Если происходит аварийная ситуация на стороне аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии (напр., падение напряжения вследствие выхода из строя отдельных ячеек), роста тока потребления не происходит и, в то же время, аккумуляторы электрической энергии/накопители электрической энергии остаются в режиме резервирования нагрузки, т.е. смогут выдавать (пусть и пониженное) напряжение на оборудование нагрузки при пропадании питания от внешних источников электрической энергии.By default (without external voltage at the control terminals), the position of the relay switches the electric energy accumulators / electric energy storage devices to the load buses via the VD diode, i.e. By default, the circuit is in the discharge mode of electric energy storage batteries / electric energy storage devices. If an emergency occurs on the side of the electric energy accumulators / electric energy storage devices (e.g. voltage drop due to failure of individual cells), the consumption current does not increase and, at the same time, electric energy accumulators / electric energy storage devices remain in standby mode load i.e. will be able to issue (albeit reduced) voltage to the load equipment in case of power failure from external sources of electrical energy.
Основным параметром, определяющим работу алгоритма в режиме разряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии, является ток, выдаваемый аккумуляторами электрической энергии/накопителями электрической энергии на общую нагрузку. Расчет тока строится на основе графика зависимости уменьшения тока аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии от приращения напряжения на преобразователе электрической энергии при их включении на общую нагрузку.The main parameter determining the operation of the algorithm in the discharge mode of electric energy accumulators / electric energy storage devices is the current produced by electric energy accumulators / electric energy storage devices for the total load. The current calculation is based on the graph of the decrease in the current of electric energy accumulators / electric energy storage devices as a function of the voltage increment at the electric energy converter when they are switched on for the total load.
На фиг. 3 приведены графики, которые построены на основе моделирования схемы выдачи мощности для разных уровней напряжения и разных токов нагрузки. Соотношения уточняются на реальном оборудовании.In FIG. Figure 3 shows the graphs that are built on the basis of modeling the power distribution scheme for different voltage levels and different load currents. Ratios are specified on real equipment.
На большем участке графика зависимость демонстрирует линейный характер, что может быть взято за основу расчета тока аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии на основе коэффициента пропорциональности. Также прослеживается зависимость пределов регулирования напряжения от тока нагрузки. В целом зависимость может быть выражена простой линейной функцией:Over a larger plot of the graph, the dependence demonstrates a linear nature, which can be taken as a basis for calculating the current of electric energy accumulators / electric energy accumulators based on the proportionality coefficient. The dependence of the limits of voltage regulation on the load current is also traced. In general, the dependence can be expressed by a simple linear function:
U=a*I+b.U = a * I + b.
В режиме разряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии блок управления выполняет следующие действия:In the discharge mode of electric energy storage batteries / electric energy storage devices, the control unit performs the following actions:
1) срабатывание триггера начала процесса по таймеру (наступления периода регулирования баланса загрузки источников электрической энергии);1) the trigger of the start of the process on the timer (the onset of the regulation period of the load balance of the sources of electrical energy);
2) считывание текущего значения напряжения на выходе аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии;2) reading the current voltage value at the output of the electric energy storage batteries / electric energy storage devices;
3) расчет емкости аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии на начало периода регулирования баланса загрузки источников электрической энергии с учетом необходимой остаточной емкости;3) calculation of the capacity of electric energy accumulators / electric energy accumulators at the beginning of the period for regulating the balance of loading of electric energy sources, taking into account the necessary residual capacity;
4) установка напряжения на преобразователе электрической энергии на границу, соответствующему нулевому току на аккумуляторах электрической энергии/накопителях электрической энергии при его текущем напряжении;4) setting the voltage on the electric energy converter to the border corresponding to the zero current on electric energy accumulators / electric energy storage devices at its current voltage;
5) изменение положения реле;5) a change in the position of the relay;
6) циклический опрос преобразователя электрической энергии и считывание текущего значения тока нагрузки;6) cyclic interrogation of the electric energy converter and reading of the current value of the load current;
7) расчет нового значения напряжения для преобразователя электрической энергии на каждом шаге (подробное описание основной формулы ниже);7) calculation of a new voltage value for the electric energy converter at each step (a detailed description of the basic formula below);
8) Установка нового значения напряжения на преобразователе электрической энергии;8) Setting a new voltage value on the electric energy converter;
9) Сравнение рассчитанного ранее (на основе данных, считанных из памяти преобразователя) среднего тока для первой половины дня с фактическим интегральным значением. Перерасчет среднего тока для текущего дня;9) Comparison of the average current calculated for the first half of the day (based on data read from the converter’s memory) with the actual integral value. Recalculation of the average current for the current day;
10) Расчет коэффициента прироста тока аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии на последних периодах дорогого периода исходя из фактического тока нагрузки и зарезервированной аварийной емкости (для эффективного использования остаточной аварийной емкости). Перерасчет среднего тока на каждом шаге;10) Calculation of the current growth rate of electric energy accumulators / electric energy accumulators in the last periods of the expensive period based on the actual load current and the reserved emergency capacity (for the effective use of the residual emergency capacity). Recalculation of the average current at each step;
11) Перезапись среднего тока нагрузки для первой половины и дня недели целиком в энергонезависимой памяти блока управления.11) Overwriting the average load current for the first half and day of the week entirely in the non-volatile memory of the control unit.
Основная формула пересчета напряжения для преобразователя:The basic voltage conversion formula for the converter:
- напряжение на преобразователе электрической энергии, В;- voltage on the converter of electric energy, V;
- напряжение на АКБ, В;- voltage on the battery, V;
- текущий ток нагрузки, А;- current load current, A;
- среднее значение тока на периоде дорогого энергопотребления в тот же день на прошлой неделе, А;- the average value of current during the period of expensive energy consumption on the same day last week, A;
- емкость АКБ на начало периода дорогого энергопотребления, А*ч;- battery capacity at the beginning of the period of expensive energy consumption, A * h;
- резервная емкость АКБ, А*ч;- backup battery capacity, A * h;
- промежуток времени дорогого энергопотребления, ч;- time interval of expensive energy consumption, h;
- коэффициент пропорциональности. Рассчитывается по модели и опытным путем;- coefficient of proportionality. It is calculated according to the model and empirically;
- рассчитывается на основе тока нагрузки и данных моделирования.- calculated on the basis of the load current and simulation data.
Режим заряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергииCharge mode of electric energy storage batteries / electric energy storage devices
В данном режиме выполняются последовательно следующие действия:In this mode, the following actions are performed sequentially:
1) срабатывание триггера начала процесса по таймеру (наступления периода дешевой электроэнергий);1) the trigger of the start of the process on the timer (the onset of a period of cheap electricity);
2) поднятие уровня напряжения на преобразователе электрической энергии выше границы начала перетока;2) raising the voltage level at the electric energy converter above the boundary of the beginning of the overflow;
3) расчет тока заряда исходя из времени дешевого энергопотребления и требуемой к заряду емкости (включая растраченную аварийную емкость), а также максимально возможного времени отсутствия питания от внешних источников электрической энергии;3) calculation of the charge current based on the time of cheap energy consumption and the capacity required for the charge (including the waste emergency capacity), as well as the maximum possible time of lack of power from external sources of electrical energy;
4) изменение положения реле;4) a change in the position of the relay;
5) чтение текущего тока потребления и расчет суммарного (вместе с током заряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии) тока;5) reading the current consumption current and calculating the total (together with the charge current of the electric energy accumulators / electric energy accumulators) current;
6) установка параметра ограничения тока заряда в преобразователе в значение рассчитанной величины (режим СС);6) setting the parameter for limiting the charge current in the converter to the value of the calculated value (CC mode);
7) контроль емкости аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии;7) control of the capacity of electric energy storage batteries / electric energy storage devices;
8) перезапись среднего тока нагрузки для периода дешевой электроэнергии для данного дня в энергонезависимой памяти блока управления.8) overwriting the average load current for a period of cheap electricity for a given day in the non-volatile memory of the control unit.
Аварийный режимEmergency mode
Данный режим наступает при пропадании питания от внешних источников электрической энергии. Питание нагрузки происходит от аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии, где в рамках всех прочих режимов поддерживается аварийный запас емкости, достаточный для питания нагрузки в течение заданного периода.This mode occurs when power is lost from external sources of electrical energy. The power supply of the load comes from electric energy accumulators / electric energy storage devices, where, in the framework of all other modes, an emergency supply of capacity is maintained, sufficient to power the load for a given period.
Изменение параметров работы преобразователя электрической энергии в данном режиме не предполагается.Changing the operation parameters of the electric energy converter in this mode is not expected.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017125723A RU2656357C1 (en) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | Electrical load electrical supply system elements (equipment, devices) adaptive control system, connected to two and more electric energy sources (embodiments) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017125723A RU2656357C1 (en) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | Electrical load electrical supply system elements (equipment, devices) adaptive control system, connected to two and more electric energy sources (embodiments) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2656357C1 true RU2656357C1 (en) | 2018-06-05 |
Family
ID=62560220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017125723A RU2656357C1 (en) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | Electrical load electrical supply system elements (equipment, devices) adaptive control system, connected to two and more electric energy sources (embodiments) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2656357C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2760870C1 (en) * | 2021-05-13 | 2021-12-01 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method for remote channelless control of power reduction and disconnection of the generation source connected to the electrical network |
| RU210736U1 (en) * | 2022-01-21 | 2022-04-28 | Сергей Николаевич Мовила | EMERGENCY DEVICE FOR PEDESTRIAN CROSSING LIGHTING (RIEC) |
| RU2785363C1 (en) * | 2022-09-12 | 2022-12-06 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | Method, device and control system for current distribution between modules of ac/dc converters |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0046530A1 (en) * | 1980-08-14 | 1982-03-03 | Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland | Method and device for the optimum use of at least one variable and hard to master power source |
| WO2006077088A1 (en) * | 2005-01-19 | 2006-07-27 | Airbus Deutschland Gmbh | Energy buffer device for an aircraft |
| RU2444105C1 (en) * | 2008-05-30 | 2012-02-27 | Чун-Чьех ЧАНГ | Universal portable system of power accumulation and power supply |
| RU2543504C2 (en) * | 2009-11-05 | 2015-03-10 | Тай-Хер ЯНГ | Simultaneous charge and output supply system for accumulator battery with current limitation |
| RU2567930C2 (en) * | 2014-02-04 | 2015-11-10 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решётнева" | Method of load power supply by direct current in self-contained system of power supply of space vehicle |
-
2017
- 2017-07-18 RU RU2017125723A patent/RU2656357C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0046530A1 (en) * | 1980-08-14 | 1982-03-03 | Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland | Method and device for the optimum use of at least one variable and hard to master power source |
| WO2006077088A1 (en) * | 2005-01-19 | 2006-07-27 | Airbus Deutschland Gmbh | Energy buffer device for an aircraft |
| RU2444105C1 (en) * | 2008-05-30 | 2012-02-27 | Чун-Чьех ЧАНГ | Universal portable system of power accumulation and power supply |
| RU2543504C2 (en) * | 2009-11-05 | 2015-03-10 | Тай-Хер ЯНГ | Simultaneous charge and output supply system for accumulator battery with current limitation |
| RU2567930C2 (en) * | 2014-02-04 | 2015-11-10 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решётнева" | Method of load power supply by direct current in self-contained system of power supply of space vehicle |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2760870C1 (en) * | 2021-05-13 | 2021-12-01 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method for remote channelless control of power reduction and disconnection of the generation source connected to the electrical network |
| RU210736U1 (en) * | 2022-01-21 | 2022-04-28 | Сергей Николаевич Мовила | EMERGENCY DEVICE FOR PEDESTRIAN CROSSING LIGHTING (RIEC) |
| RU2790614C1 (en) * | 2022-03-14 | 2023-02-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Горизонт" | Onboard power supply |
| RU2785363C1 (en) * | 2022-09-12 | 2022-12-06 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | Method, device and control system for current distribution between modules of ac/dc converters |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA3027939C (en) | Method and apparatus for controlling power flow in a hybrid power system | |
| ES2637967T5 (en) | Microgrid energy management system and method for controlling the operation of a microgrid | |
| US9343926B2 (en) | Power controller | |
| JP5907753B2 (en) | Regional power demand management system | |
| JP6482541B2 (en) | Method and apparatus for storing electrical energy in an electrochemical energy storage device | |
| EP3748796B1 (en) | Energy internet system | |
| KR101522858B1 (en) | Energy management system having maximum power saving control and method thereof | |
| JP6664680B1 (en) | Power control device, power control method, bidirectional inverter, and power control system | |
| JP5670774B2 (en) | Multi-site power saving control system | |
| US10431985B2 (en) | Power management method | |
| Shavelkin et al. | Management of power consumption in a photovoltaic system with a storage battery connected to the network with multi-zone electricity pricing to supply the local facility own needs | |
| US10432006B2 (en) | Charge/discharge control apparatus | |
| RU2656357C1 (en) | Electrical load electrical supply system elements (equipment, devices) adaptive control system, connected to two and more electric energy sources (embodiments) | |
| CN116316767B (en) | Network side power management control method and device for optical storage system | |
| KR20190020316A (en) | Electric energy supply unit and its control method | |
| CN109217356B (en) | Method for distributing electric energy derived from solar energy to a plurality of groups | |
| KR101677835B1 (en) | Method for measuring battery state of eneregy storage system | |
| JP2020089200A (en) | Device and method for charge/discharge control | |
| JP6705652B2 (en) | Battery control method | |
| JP7252116B2 (en) | Renewable energy power generation system | |
| RU181977U1 (en) | POWER MATCHING DEVICE | |
| JP2020188539A (en) | Pcs controller | |
| JP6543187B2 (en) | Battery control method | |
| JP7208095B2 (en) | Server device and control method | |
| Masuta et al. | Operation of Battery Energy Storage Systems Considering Transmission Network in Bulk Power System with Large-scale Photovoltaic Systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20191023 |