RU106054U1

RU106054U1 - MOBILE POWER SUPPLY SYSTEM

Info

Publication number: RU106054U1
Application number: RU2010151521/07U
Authority: RU
Inventors: Николай Григорьевич Тупиков; Владимир Николаевич Федяинов
Original assignee: Николай Григорьевич Тупиков; Владимир Николаевич Федяинов
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2011-06-27

Abstract

1. Мобильная система автономного электропитания, содержащая ветрогенератор, преобразователь солнечной энергии в электрическую, аккумуляторные батареи, выходы которых соединены через инвертор напряжения и распределительное устройство к нагрузке, и узел управления, отличающаяся тем, что в нее введены узел радиоканала с антенной связи, подключенный к узлу управления, центральный пункт управления и колесное шасси, снабженное крепежными элементами для транспортировки по воздуху, аккумуляторные батареи содержат, по меньшей мере, три секции, ветрогенератор и преобразователь солнечной энергии в электрическую соединены с секциями аккумуляторных батарей через блок заряда аккумуляторных батарей, вход управления которого подключен к выходу узла управления, а корпус системы выполнен в виде установленного на колесном шасси вагончика, при этом в транспортном состоянии системы ветрогенератор находится внутри вагончика. ! 2. Мобильная система по п.1, отличающаяся тем, что ветрогенератор установлен на выдвижной раме и в развернутом состоянии закреплен в торцевой части вагончика. !3. Мобильная система по п.1, отличающаяся тем, что развернутом состоянии ветрогенгератор закреплен на крыше вагончика. ! 4. Мобильная система по п.1, отличающаяся тем, что корпус системы снабжен помещением для временного проживания человека. ! 5. Мобильная система по п.1, отличающаяся тем, что антенна связи закреплена на крыше вагончика. ! 6. Мобильная система по п.1, отличающаяся тем, что связь между узлом радиоканала и центральным пунктом управления осуществляется с использованием радиоканала. ! 7. Мобильная система по п.1, отличающаяся тем, что ко� 1. A mobile autonomous power supply system comprising a wind generator, a converter of solar energy into electrical energy, storage batteries, the outputs of which are connected via a voltage inverter and a switchgear to a load, and a control unit, characterized in that a radio channel unit with a communication antenna is connected to it and connected to the control unit, the Central control point and the wheeled chassis, equipped with fasteners for transportation by air, the batteries contain at least three sections , the wind generator and the converter of solar energy into electrical energy are connected to the battery sections through the battery charge unit, the control input of which is connected to the output of the control unit, and the system case is made in the form of a trailer mounted on the wheeled chassis, while in the transport state of the system the wind generator is inside the trailer . ! 2. The mobile system according to claim 1, characterized in that the wind generator is mounted on a retractable frame and in the expanded state is fixed in the end part of the trailer. ! 3. The mobile system according to claim 1, characterized in that when deployed, the wind generator is mounted on the roof of the trailer. ! 4. The mobile system according to claim 1, characterized in that the housing of the system is provided with a room for temporary residence of a person. ! 5. The mobile system according to claim 1, characterized in that the communication antenna is mounted on the roof of the trailer. ! 6. The mobile system according to claim 1, characterized in that the communication between the node of the radio channel and the central control point is carried out using the radio channel. ! 7. The mobile system according to claim 1, characterized in that

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике и может быть использована в системах накопления электрической энергии для электропитания удаленных от электрических сетей объектов, например автономных метеостанций, строительных объектов, электроинструментов служб спасения и пр.The utility model relates to electrical engineering, namely to converting technology and can be used in electrical energy storage systems for powering objects remote from electric networks, for example, autonomous weather stations, construction sites, power tools of rescue services, etc.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной является система бесперебойного энергоснабжения, содержащая источники электроэнергии, в том числе, по меньшей мере, один возобновляемый - солнечную батарею, генератор электроэнергии, двигатель внутреннего сгорания с устройством подачи топлива, аккумуляторные батареи, инвертор напряжения накопленной энергии, силовой коммутатор, нагрузку, блок управления, при этом подключение каждого возобновляемого источника электроэнергии к аккумуляторной батарее осуществлено через конвертор напряжений, связанный с блоком управления, а аккумуляторные батареи подключены через конверторнапряжений, связанный с блоком управления, а аккумуляторные батареи подключены через инвертор к силовому коммутатору, а последний через стабилизатор - к электросети (см. RU 78012, U1, кл. H02J 3/28, опубл. 10.11.2008).The closest in technical essence to the declared one is an uninterrupted power supply system containing sources of electricity, including at least one renewable one - a solar battery, an electric power generator, an internal combustion engine with a fuel supply device, storage batteries, an accumulated energy voltage inverter, power a switch, a load, a control unit, while the connection of each renewable source of electricity to the battery is carried out through a converter n voltage, connected to the control unit, and the batteries are connected via the voltage converter connected to the control unit, and the batteries are connected through the inverter to the power switch, and the latter through the stabilizer to the mains (see RU 78012, U1, class H02J 3/28 published on November 10, 2008).

Недостатками известного решения являются следующие. Во-первых, наличие в системе двигателя внутреннего сгорания снижает возможность ее автономности. Двигатель внутреннего сгорания с генератором имеет определенный объем, а в случае мощной силовой установки это должен быть значительный объем, который уменьшает пространство корпуса, которое необходимо для других узлов системы, например аккумуляторной батареи. Двигатель внутреннего сгорания должен быть обеспечен также горюче-смазочными материалами, которые расходуются в процессе эксплуатации системы и требуют возобновления запасов. Так дизельный генератор мощность 25 кВт расходует 10-12 литров топлива в час, что составляет около 240 литров в сутки. С учетом необходимых запасов топлива автономность подобной системы может составлять максимум несколько суток, после чего потребуется вновь доставлять топливо, переливать его в накопительные цистерны, что невозможно без участия человека. Дизель-генератор расходует также масло, охлаждающую жидкость и требует периодической замены фильтров. Автономной такую систему назвать невозможно.The disadvantages of the known solutions are as follows. Firstly, the presence of an internal combustion engine in the system reduces the possibility of its autonomy. An internal combustion engine with a generator has a certain volume, and in the case of a powerful power plant it should be a significant amount, which reduces the casing space, which is necessary for other components of the system, such as a battery. The internal combustion engine must also be provided with fuels and lubricants that are consumed during the operation of the system and require the resumption of stocks. So a 25 kW diesel generator consumes 10-12 liters of fuel per hour, which is about 240 liters per day. Given the necessary fuel reserves, the autonomy of such a system can be a maximum of several days, after which it will be necessary to re-deliver the fuel, transfer it to storage tanks, which is impossible without human intervention. The diesel generator also consumes oil, coolant and requires periodic replacement of filters. Such a system cannot be called autonomous.

Во-вторых, работа двигателя внутреннего сгорания приводит к появлению выхлопа и неизбежных утечек горюче-смазочных материалов, что снижает экологичность системы. Известную систему нельзя ставить, например, в охраняемых заповедниках. Наличие шума от работы двигателя также ограничивает эксплуатационные возможности известной системы.Secondly, the operation of the internal combustion engine leads to the appearance of exhaust and inevitable leaks of fuels and lubricants, which reduces the environmental friendliness of the system. A well-known system cannot be set, for example, in protected reserves. The presence of noise from the engine also limits the operational capabilities of the known system.

В третьих, известная система не является мобильной, что ограничивает возможности ее перемещения, снижая эксплуатационные возможности.Thirdly, the known system is not mobile, which limits the possibilities of its movement, reducing operational capabilities.

В четвертых известная система не обеспечивает удаленный контроль параметров работы и возможность дистанционного управления работой системы, что также ограничивает ее автономность исключая возможность длительной эксплуатации в удаленных местах.Fourth, the known system does not provide remote monitoring of operation parameters and the ability to remotely control the operation of the system, which also limits its autonomy, eliminating the possibility of long-term operation in remote locations.

Задачей и обусловленным ею техническим результатом является расширение эксплуатационных возможностей за счет обеспечения автономности работы длительное время, повышение параметров экологичности эксплуатации, обеспечения мобильности и обеспечения удаленного контроля параметров работы и дистанционного управления.The task and the technical result caused by it is to expand operational capabilities by ensuring autonomy for a long time, increasing the environmental performance of operation, ensuring mobility and providing remote control of operation parameters and remote control.

Указанный результат достигается тем, что в мобильную систему автономного электропитания, содержащую ветрогенератор, преобразователь солнечной энергии в электрическую, аккумуляторные батареи, выходы которых соединены через инвертор напряжения и распределительное устройство к нагрузке, и узел управления, введены узел радиоканала с антенной связи, подключенный к узлу управления, центральный пункт управления и колесное шасси, снабженное крепежными элементами для транспортировки по воздуху, аккумуляторные батареи содержат, по меньшей мере, три секции, ветрогенератор и преобразователь солнечной энергии в электрическую соединены с секциями аккумуляторных батарей через блок заряда аккумуляторных батарей, вход управления которого подключен к выходу узла управления, а корпус системы выполнен в виде установленного на колесном шасси вагончика, при этом, в транспортном состоянии системы ветрогенератор находится внутри вагончика.This result is achieved by the fact that in a mobile autonomous power supply system containing a wind generator, a converter of solar energy into electrical energy, storage batteries, the outputs of which are connected through a voltage inverter and a distribution device to the load, and a control unit, a radio channel unit with a communication antenna connected to the unit is introduced control unit, a central control room and a wheeled chassis equipped with fasteners for transportation by air, the batteries contain at least m re, three sections, a wind generator and a converter of solar energy into electrical energy are connected to the battery sections through a battery charge unit, the control input of which is connected to the control unit output, and the system case is made in the form of a trailer mounted on a wheeled chassis, while in a transport state The wind generator system is located inside the trailer.

Кроме того, - ветрогенгератор установлен на выдвижной раме и в развернутом состоянии закреплен в торцевой части вагончика,In addition, - the wind generator is mounted on a retractable frame and in the expanded state is fixed in the end part of the trailer,

- в развернутом состоянии ветрогенгератор закреплен на крыше вагончика,- in the expanded state, the wind generator is mounted on the roof of the trailer,

- корпус системы снабжен помещением для временного проживания человека,- the system housing is equipped with a room for temporary residence of a person,

- антенна связи закреплена на крыше вагончика,- the communication antenna is mounted on the roof of the trailer,

- связь между узлом радиоканала и центральным пунктом управления осуществляется с использованием радиоканала,- communication between the node of the radio channel and the central control point is carried out using the radio channel,

- колесное шасси снабжено прицепным узлом,- the wheeled chassis is equipped with a trailer assembly,

- элементы преобразователя солнечной энергии в электрическую установлены на крыше вагончика и/или на его боковых стенках,- the elements of the converter of solar energy into electrical installed on the roof of the trailer and / or on its side walls,

- система в развернутом состоянии имеет боковые панели с элементами преобразователя солнечной энергии в электрическую, которые развернуты к горизонту под углом примерно 45 градусов,- the system in the expanded state has side panels with elements of the converter of solar energy into electrical energy, which are deployed to the horizon at an angle of about 45 degrees,

- входы-выходы узла управления подключены к соответствующим входам-выходам управления инвертора и распределительного устройства.- inputs and outputs of the control unit are connected to the corresponding inputs and outputs of the control of the inverter and the switchgear.

Полезная модель поясняется с помощью чертежей, где на Фиг.1 показан чертеж мобильной системы автономного электропитания в транспортном состоянии, на Фиг.2 - чертеж мобильной системы автономного электропитания в развернутом состоянии, на Фиг.3 - структурная схема системы.The utility model is illustrated by means of the drawings, in which Fig. 1 shows a drawing of a mobile autonomous power system in a transport state, Fig. 2 is a drawing of a mobile autonomous power system in an expanded state, and Fig. 3 is a structural diagram of a system.

На чертежах сделаны следующие обозначения:The following notation is made in the drawings:

1 - ветрогенератор,1 - wind generator

2 - преобразователь солнечной энергии в электрическую (солнечные батареи),2 - a converter of solar energy into electrical energy (solar panels),

3 - аккумуляторные батареи (АКБ),3 - rechargeable batteries (batteries),

4 - инвертор напряжения,4 - voltage inverter,

5 - распределительное устройство,5 - switchgear,

6 - узел управления,6 - control unit,

7 - узел радиоканала,7 - node radio channel

8 - антенна связи,8 - communication antenna

9 - центральный пункт управления,9 - central control point,

10 - шасси,10 - chassis

11 - крепежные элементы.11 - fasteners.

12 - прицепной узел.12 - trailed node.

13 - нагрузка (потребители),13 - load (consumers),

14 - защитные щиты,14 - protective shields,

15 - блок заряда аккумуляторных батарей.15 - battery charge unit.

Мобильная система автономного электропитания, содержит ветрогенератор, преобразователь солнечной энергии в электрическую, аккумуляторные батареи, выходы которых через инвертор напряжения и распределительное устройство подключены к нагрузке, узел управления, узел радиоканала с антенной связи, подключенный к узлу управления и удаленный центральный пункт управления. Ввходы-выходы управления узла управления подключены к соответствующим входам-выходам управления инвертора и распределительного устройства. Аккумуляторные батареи содержат, по меньшей мере, три секции. Ветрогенератор и преобразователь солнечной энергии в электрическую соединены с секциями аккумуляторных батарей через блок заряда аккумуляторных батарей, вход управления которого подключен к выходу узла управления. Корпус системы выполнен в виде установленного на колесном шасси вагончика при этом колесное шасси снабжено крепежными элементами для транспортировки вагончика по воздуху. Колесное шасси снабжено также прицепным узлом для крепления к тягачу. В транспортном состоянии системы ветрогенератор находится внутри вагончика, а в развернутом состоянии закреплен в торцевой части вагончика или на крыше.The mobile autonomous power supply system contains a wind generator, a converter of solar energy into electrical energy, storage batteries, the outputs of which are connected to the load through a voltage inverter and switchgear, a control unit, a radio channel unit with an antenna for communication, connected to the control unit and a remote central control center. The control inputs and outputs of the control unit are connected to the corresponding control inputs and outputs of the inverter and switchgear. Rechargeable batteries comprise at least three sections. The wind generator and the converter of solar energy into electrical energy are connected to the battery sections through the battery charge unit, the control input of which is connected to the output of the control unit. The body of the system is made in the form of a car mounted on a wheeled chassis while the wheeled chassis is equipped with fasteners for transporting the car by air. The wheeled chassis is also equipped with a trailer assembly for attachment to the tractor. In the transport state of the system, the wind generator is located inside the car, and when deployed, it is fixed at the end of the car or on the roof.

Входы-выходы узлов системы представляют собой совокупность соответствующих входов и выходов узлов, либо универсальные шины соединения, обеспечивающие коммуникацию входных и выходных сигналов.The inputs and outputs of the nodes of the system are a combination of the corresponding inputs and outputs of the nodes, or universal connection buses providing communication of input and output signals.

Корпус системы снабжен помещением для временного проживания человека.The system case is equipped with a room for temporary residence of a person.

На крыше и на внешней поверхности боковых стенок вагончика установлены элементы преобразователя солнечной энергии в электрическую, которые в транспортном состоянии закрыты защитными панелями.On the roof and on the outer surface of the side walls of the trailer, elements of a solar to electric energy converter are installed, which are closed by protective panels in the transport state.

В развернутом состоянии системы антенна связи закреплена на крыше вагончика и имеет боковые панели с элементами преобразователя солнечной энергии в электрическую, которые развернуты к горизонту под углом примерно 45 градусов.In the expanded state of the system, the communication antenna is mounted on the roof of the trailer and has side panels with elements of the solar energy to electric converter, which are deployed to the horizon at an angle of about 45 degrees.

Мобильная система автономного электропитания работает следующим образом.Mobile autonomous power system operates as follows.

В исходном состоянии мобильная система автономного электропитания находится в транспортном состоянии, когда ветрогенератор закреплен внутри вагончика, а преобразователи солнечной энергии в электрическую закрыты защитными щитами, предохраняющими от механических воздействий.In the initial state, the mobile autonomous power supply system is in a transport state when the wind generator is fixed inside the trailer, and the solar-to-electric converters are closed by protective shields protecting from mechanical influences.

Вагончик может доставляться к месту назначения по земле как прицепное средство, для этого он посредством прицепного узла, крепится к тягачу. Вагончик может быть доставлен к месту назначения также по воздуху, например вертолетом, для этой цели, а также для целей погрузки-разгрузки на другие транспортные средства вагончик снабжен крепежными элементами в виде петель, закрепленных на шасси.The trailer can be delivered to the destination on the ground as a towing means, for this it is attached to the tractor by means of a trailer unit. The wagon can also be delivered to its destination by air, for example by helicopter, for this purpose, as well as for loading and unloading onto other vehicles, the wagon is equipped with fasteners in the form of loops fixed to the chassis.

После доставки вагончика к месту эксплуатации осуществляют развертывание системы. Извлекают ветрогенератор, который закреплен на специальной раме, перемещаемой по направляющим в торцевой части вагончика, и осуществляют его установку в рабочее состояние. Снимают защитные щиты с элементов преобразователя солнечной энергии в электрическую на крыше и с боковых сторон. При этом элементы преобразователя солнечной энергии в электрическую, установленные на боковых сторонах закреплены на листах, которые в свою очередь шарнирно закреплены на боковых стенках вагончика. Листы с элементами преобразователя солнечной энергии в электрическую разворачивают под углом приблизительно 45 градусов к горизонту для обеспечения эффективного преобразования в течение светового дня.After delivery of the trailer to the place of operation, the system is deployed. The wind generator is removed, which is mounted on a special frame, moved along the guides in the end part of the trailer, and carry out its installation in working condition. Remove the protective shields from the elements of the solar energy to electric converter on the roof and on the sides. At the same time, the elements of the solar energy to electric converter mounted on the sides are fixed on sheets, which in turn are pivotally mounted on the side walls of the trailer. Sheets with elements of the solar energy to electric converter are deployed at an angle of approximately 45 degrees to the horizon to ensure efficient conversion during daylight hours.

Антенны связи закрепляют на крыше вагончика. Запускают систему, подключают потребителей (нагрузку), проверяют ее работоспособность после чего оставляют систему работающую в автономном режиме на требуемый период времени.Communication antennas are mounted on the roof of the trailer. They start the system, connect consumers (load), check its operability, and then leave the system working offline for the required period of time.

В зависимости от погодных условий блок заряда АКБ обеспечивает зарядку АКБ от ветрогенератора при наличии ветра, или от элементов преобразователя солнечной энергии в электрическую, либо одновременно.Depending on weather conditions, the battery charge unit charges the battery from a wind generator in the presence of wind, or from elements of a solar to electric energy converter, or simultaneously.

Из трех секций АКБ постоянно на зарядке находятся две секции, одна из трех секций считается заряженной и обеспечивает потребителей электроэнергией. Трехсекционное выполнение АКБ обеспечивает повышение ресурса эксплуатируемых аккумуляторов.Of the three sections of the battery, two sections are constantly charging, one of the three sections is considered charged and provides consumers with electricity. Three-section battery design provides increased battery life.

Инвертор обеспечивает преобразование постоянного напряжения заряженной батареи в переменное напряжение 380 V.The inverter converts the DC voltage of a charged battery into an alternating voltage of 380 V.

Распределительное устройство обеспечивает необходимые параметры подключения, соответствующего потребителя к электропитанию. Такими необходимыми параметрами подключения могут являться, например, ток потребления или время подключения.The switchgear provides the necessary connection parameters corresponding to the consumer's power supply. Such necessary connection parameters may be, for example, current consumption or connection time.

Сведения о работе различных узлов системы, в том числе инвертора, распределительного устройства и блока заряда аккумуляторных батарей поступают в узел управления через соответствующие входы-выходы управления, откуда с помощью узла радиоканала подаются на вход центрального пункта управления, находящегося в удалении от места установки вагончика. Радиосвязь может осуществляться посредством радиорелейной связи, спутниковой связи и пр. с последующим, в случае необходимости, выходом в сеть Интернет.Information about the operation of various components of the system, including the inverter, switchgear, and the battery charge unit, is supplied to the control unit via the corresponding control inputs / outputs, from where, via the radio channel unit, they are fed to the input of the central control point located far from the installation site of the trailer. Radio communication can be carried out by means of radio relay communication, satellite communications, etc., followed by, if necessary, access to the Internet.

В необходимых случаях, когда требуется вмешательство в работу системы оператором на центральном пункте управления формируются команды, которые посредством радиоканала подаются на узел управления, с которого осуществляется необходимая корректировка работы узлов системы через соответствующие входы-выходы управления.In necessary cases, when intervention by the operator is required at the central control point, commands are generated that are transmitted via the radio channel to the control unit, from which the necessary adjustment of the system nodes through the corresponding control inputs and outputs is carried out.

Сочетание таких возобновляемых источников энергии как ветер и солнечный свет обеспечивает наибольшую вероятность наличия зарядного тока батарей.The combination of renewable energy sources such as wind and sunlight provides the greatest likelihood of battery charging current.

Во время развертывания системы после доставки вагончика на место, а также во время регламентных или ремонтных работ может понадобиться жилое отапливаемое помещение для временного проживания человека на время работы, которое предусмотрено внутри вагончика. Помещение предусматривает необходимое освещение и отопление.During the deployment of the system after delivery of the trailer to the place, as well as during routine or repair work, a heated residential premises may be needed for temporary residence of a person for the duration of the work, which is provided inside the trailer. The room provides the necessary lighting and heating.

Заявленная система практически бесшумна (уровень шума вертикального ветрогенератора не превышает 20 дб) и практически не загрязняет окружающую среду по сравнению дизель-генератором, что повышает экологичность системы.The claimed system is virtually silent (the noise level of a vertical wind generator does not exceed 20 dB) and practically does not pollute the environment compared to a diesel generator, which increases the environmental friendliness of the system.

Таким образом, мобильная система автономного электропитания имеет более широкие эксплуатационные возможности так как она способна работать автономно длительное время без необходимости пополнения расходуемых запасов, система более экологична, мобильна и обеспечивает контроль необходимых параметров работы оператором, находящимся в значительном удалении от места установки источника питания, а также возможность дистанционного управления в необходимых случаях.Thus, the mobile autonomous power supply system has wider operational capabilities since it is able to work autonomously for a long time without the need to replenish consumable supplies, the system is more environmentally friendly, mobile and provides control of the necessary operating parameters by an operator located at a considerable distance from the place of installation of the power source, and also the ability to remote control if necessary.

Claims

1. A mobile autonomous power supply system comprising a wind generator, a converter of solar energy into electrical energy, storage batteries, the outputs of which are connected via a voltage inverter and a switchgear to a load, and a control unit, characterized in that a radio channel unit with a communication antenna is connected to it and connected to the control unit, the Central control point and the wheeled chassis, equipped with fasteners for transportation by air, the batteries contain at least three sections , the wind generator and the converter of solar energy into electrical energy are connected to the battery sections through the battery charge unit, the control input of which is connected to the output of the control unit, and the system case is made in the form of a trailer mounted on the wheeled chassis, while in the transport state of the system the wind generator is inside the trailer .

2. The mobile system according to claim 1, characterized in that the wind generator is mounted on a retractable frame and in the expanded state is fixed in the end part of the trailer.

3. The mobile system according to claim 1, characterized in that when deployed, the wind generator is mounted on the roof of the trailer.

4. The mobile system according to claim 1, characterized in that the housing of the system is provided with a room for temporary residence of a person.

5. The mobile system according to claim 1, characterized in that the communication antenna is mounted on the roof of the trailer.

6. The mobile system according to claim 1, characterized in that the communication between the node of the radio channel and the central control point is carried out using the radio channel.

7. The mobile system according to claim 1, characterized in that the wheeled chassis is equipped with a trailer assembly.

8. The mobile system according to claim 1, characterized in that the elements of the solar energy to electric converter are installed on the roof of the trailer and / or on its side walls.

9. The mobile system according to claim 1, characterized in that the system in the expanded state has side panels with elements of the converter of solar energy into electrical energy, which are deployed to the horizon at an angle of about 45 °.

10. The mobile system according to claim 1, characterized in that the inputs and outputs of the control unit are connected to the corresponding inputs and outputs of the control of the inverter and the switchgear.