RU181977U1 - POWER MATCHING DEVICE - Google Patents
POWER MATCHING DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- RU181977U1 RU181977U1 RU2017138545U RU2017138545U RU181977U1 RU 181977 U1 RU181977 U1 RU 181977U1 RU 2017138545 U RU2017138545 U RU 2017138545U RU 2017138545 U RU2017138545 U RU 2017138545U RU 181977 U1 RU181977 U1 RU 181977U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- electric energy
- matching device
- power supply
- sources
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract description 27
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
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
-
- 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
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Заявленная полезная модель относится к устройствам адаптивного управления элементами системы электропитания электрической нагрузки. 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 преобразователе, запитанном от внешних источников электрической энергии. 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. Повышается эффективность использования системы электропитания в целом.The claimed utility model relates to adaptive control devices for elements of an electric load power supply system. 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 a converter powered by external sources of electrical energy. 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 efficiency of using the power system as a whole is increased.
Description
Область техникиTechnical field
Предлагаемая полезная модель относится к области систем управления электропитанием и может быть использована в системах основного электропитания, в частности, для реализации модели ценозависимого электропотребления, а также в системах аварийного и резервного электропитания потребителей постоянного тока для повышения эффективности их использования. В частности, полезная модель может быть реализована в системах электропитания телекоммуникационного оборудования операторов сотовой связи.The proposed utility model relates to the field of power management systems and can be used in main power supply systems, in particular, to implement a price-dependent power consumption model, as well as in emergency and backup power supply systems of DC consumers to increase their efficiency. In particular, the utility model can be implemented in power supply systems of telecommunication equipment of mobile operators.
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известны средства обеспечения бесперебойного энергоснабжения (например, RU 2444105 С1, 27.02.2012 - [1]), позволяющие предоставлять потребителям питание по переменному либо постоянному току, включающее сеть переменного тока, преобразователь, аккумулятор и средство управления. При этом средство управления выполнено с возможностью отключения потребителей переменного или постоянного тока в зависимости от уровня заряда аккумулятора и мощности сети переменного тока, т.е. по существу направлено на защиту преобразователя и аккумулятора от повреждений.The prior art means for ensuring uninterrupted power supply (for example, RU 2444105 C1, 02.27.2012 - [1]), which allow consumers to be supplied with AC or DC power, including an alternating current mains, a converter, a battery, and a control device. In this case, the control means is configured to turn off AC or DC consumers, depending on the battery charge level and AC power, i.e. essentially aims to protect the inverter and battery from damage.
Также известны системы хранения электрической энергии, выполненные с возможностью работы в составе автономных электрических систем, от солнечных батарей или ветряных генераторов, работающие в режимах заряд/разряд:Also known are electric energy storage systems, configured to operate as part of autonomous electrical systems, from solar panels or wind generators, operating in charge / discharge modes:
- https://www.tesla.com/powerwall [2];- https://www.tesla.com/powerwall [2]
- https://wattsbattery.com/?language=ru [3].- https://wattsbattery.com/?language=en [3].
В качестве общего недостатка указанных технических решений можно указать отсутствие возможности обеспечения адаптивного управления элементами системы электропитания постоянного тока.As a general drawback of these technical solutions, one can point out the lack of the ability to provide adaptive control of the elements of the DC power supply system.
Кроме того, рассматриваемые аналоги не предназначены (отсутствуют технические возможности), для параллельной регулируемой (по величине выдаваемой мощности) работы с энергосистемами бесконечной мощности.In addition, the considered analogues are not intended (there are no technical capabilities) for parallel controlled (in terms of output power) work with energy systems of infinite power.
Под электрической сетью бесконечной мощности в уровне техники понимается совокупность производственных и иных имущественных объектов электроэнергетики, связанных единым процессом производства и передачи электрической энергии в условиях централизованного оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике.An infinite power grid in the prior art is understood as a combination of production and other property objects of the electric power industry connected by a single process of production and transmission of electric power under the conditions of a centralized operational dispatch control in the electric power industry.
По составу используемых технических средств в качестве наиболее близкого аналога заявленной полезной модели можно принять средство, известное из источника [1].According to the composition of the used technical means, as the closest analogue of the claimed utility model, one can take a tool known from the source [1].
Однако существо заявленной полезной модели как технического решения, относящегося к устройству, заключается в создании устройства управления, по меньшей мере, перечисленной выше совокупностью средств для обеспечения согласования мощности указанным ниже образом с достижением технического результата, который в явном виде для специалиста следует из приведенных ниже разделов описания.However, the essence of the claimed utility model as a technical solution related to the device consists in creating a control device of at least the above set of means for ensuring power matching in the manner described below with the achievement of a technical result, which follows explicitly for a specialist from the sections below descriptions.
В общем виде технический результат может быть выражен в виде возможности осуществления регулируемой параллельной работы двух и более источников электрической энергии на единую нагрузку на постоянном токе, что позволяет повысить эффективность использования системы электропитания в целом, в том числе источников электрической энергии, аккумуляторов/накопителей электрической энергии. Другие технические результаты, проявляющиеся при использовании заявленной полезной модели, явным образом находятся в причинно-следственной связи с указанным выше результатом.In general terms, the technical result can be expressed in the form of the possibility of carrying out controlled parallel operation of two or more sources of electric energy for a single load on direct current, which improves the efficiency of use of the power supply system as a whole, including sources of electric energy, batteries / electric energy storage . Other technical results that are manifested when using the claimed utility model are explicitly in a causal relationship with the above result.
Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure
Для реализации указанного выше и других взаимосвязанных технических результатов предлагается устройство согласования мощности для системы электропитания потребителей постоянного тока, выполненное с возможностью получения и обработки информации: от блока аккумуляторных батарей для мониторинга параметров их напряжения и емкости; от преобразователя; от дополнительных источников постоянного тока 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, установленного в цепи отрицательной полярности на выводах аккумуляторных батарей и источников постоянного тока, причем устройство согласования мощности выполнено с возможностью управления реле разрешения заряда и разряда, обеспечивающего подключение цепи отрицательной полярности к отрицательному выводу блока аккумуляторных батарей через узел коммутации, причем выводы отрицательной и положительной полярности имеют электрическое соединение с блоком аккумуляторных батарей и устройством согласования мощности для осуществления питания устройства согласования мощности как от внешнего источника электроснабжения, так и от блока аккумуляторных батарей, кроме того устройство согласования мощности выполнено с возможностью управления режимом работы защитного автоматического выключателя, который установлен в цепи отрицательной полярности так, что обеспечивается возможность отключения вывода отрицательной полярности аккумуляторных батарей от выводов отрицательной полярности системы электропитания потребителей постоянного тока, причем устройство согласования мощности обеспечивает возможность подключения блока аккумуляторных батарей к нагрузке в режиме ее параллельного питания, как от сети внешнего источника электроснабжения, так и от блока аккумуляторных батарей, а также в режиме падения напряжения в сети внешнего источника электроснабжения и/или при полном его отсутствии.To implement the above and other interrelated technical results, a power matching device is proposed for a DC power supply system, configured to receive and process information: from a battery pack to monitor their voltage and capacity parameters; from the converter; from additional direct current sources if they are connected to the electric circuit of the DC power supply system; from channel-forming equipment of an external information data transmission network; from an AC voltage sensor in an external mains supply circuit; from at least one sensor of a constant voltage value installed in a negative polarity circuit at the terminals of the batteries and direct current sources, the power matching device being configured to control a charge and discharge enable relay enabling the negative polarity circuit to be connected to the negative terminal of the battery pack batteries through the switching node, and the terminals of negative and positive polarity have an electrical connection to the battery x batteries and a power matching device for supplying power to the power matching device both from an external power source and from the battery pack, in addition, the power matching device is configured to control the operating mode of the protective circuit breaker, which is installed in a circuit of negative polarity so that it is ensured the ability to disconnect the output of the negative polarity of the batteries from the terminals of the negative polarity of the power system DC consumers, moreover, the power matching device provides the ability to connect the battery pack to the load in the mode of its parallel power supply, both from the external power supply network and from the battery pack, as well as in the mode of voltage drop in the external power supply network and / or in its complete absence.
Указанная выше совокупность существенных признаков заявленного устройства представлена с привлечением внешних признаков, не относящихся непосредственно к заявленному устройству, но являющихся необходимыми для возможности описания функций устройства, предназначенного для применения в составе системы электропитания потребителей постоянного тока.The above set of essential features of the claimed device is presented with the use of external features that are not directly related to the claimed device, but are necessary for the ability to describe the functions of the device intended for use as part of a DC power supply system.
Как станет далее понятно специалисту, именно указанная совокупность признаков является необходимой и достаточной для достижения сформулированного выше технического результата.As it will further become clear to the specialist, it is the indicated set of features that is necessary and sufficient to achieve the technical result formulated above.
Следующий раздел описания предназначен для подтверждения возможности осуществления заявленной полезной модели с помощью технических средств, ставших известными на дату приоритета заявки.The next section of the description is intended to confirm the feasibility of the claimed utility model using technical means that became known on the priority date of the application.
Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation
Рассмотренные выше аналоги не обладают техническими возможностями для параллельной регулируемой (по величине выдаваемой мощности) работы с энергосистемами бесконечной мощности. У существующих аналогов отсутствуют средства автоматического управления, такие как устройства согласования мощности, позволяющие без коммутационно регулировать уровень потребления электрической энергии от нескольких параллельно работающих источников электрической энергии (мощности), в зависимости от полученных системой управления информационных параметров.The analogs discussed above do not have the technical capabilities for parallel controlled (in terms of output power) operation with energy systems of infinite power. Existing analogues lack automatic control means, such as power matching devices, which allow switching the level of electric energy consumption from several parallel sources of electric energy (power) without switching, depending on the information parameters received by the control system.
В качестве иллюстративного примера можно рассматривать уровень стоимости электрической энергии (мощности), которые имеет в текущий момент времени каждый из параллельно работающих источников электрической энергии. В частности, рассматриваемые аналоги не имеют каналов связи с внешней информационной сетью, предназначенных для получения данных о стоимостных параметрах электрической энергии (мощности) с целью регулирования объема покупки электрической энергии (мощности) от электрической сети бесконечной мощности.As an illustrative example, we can consider the level of cost of electric energy (power) that each of the simultaneously working sources of electric energy has at the current time. In particular, the considered analogues do not have communication channels with an external information network designed to obtain data on the cost parameters of electric energy (power) in order to regulate the volume of purchase of electric energy (power) from an electric network of infinite power.
Следует отметить, что предложенное решение не имеет своей целью ограничение только указанным выше параметром стоимости энергии. Существенной является сама возможность приема извне информации, относящейся к энергии, а также возможность управления устройствами системы на основе обработки принятой информации. В качестве иных параметров можно рассматривать (но не ограничиваясь этим) информацию о графике отключения энергии, информацию о метеопрогнозе, а также информацию, вводимую удаленно пользователем системы электропитания потребителей постоянного тока. Иные возможные параметры рассмотрены ниже.It should be noted that the proposed solution does not aim to limit only the energy cost parameter specified above. Essential is the very possibility of receiving information related to energy from the outside, as well as the ability to control system devices based on the processing of received information. Other parameters include (but are not limited to) information on the power outage schedule, weather forecast information, and information entered remotely by a user of a DC power supply system. Other possible parameters are discussed below.
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 (устройство согласования мощности) характеризуется высокими интеграционными показателями (т.е. способен осуществлять информационный обмен с разными видами устройств и систем питания), высокой надежностью и быстродействием. Структура устройства может являться модульной и предполагать наличие одного процессорного модуля и набора интерфейсных модулей, подключаемых к процессорному модулю по единой шине обмена данными. Состав интерфейсных модулей может подбираться исходя из характеристик устройств и систем питания. Системное программное обеспечение позволяет выполнять алгоритмы программируемой логики в режиме реального времени.A specialized microprocessor control unit (power matching device) 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 device may be modular and assume 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 can be selected based on the characteristics of devices and power systems. System software allows you to execute programmable logic algorithms in real time.
Функция 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 function of automatic control of the charge and discharge of electric energy accumulators / electric energy accumulators provides automatic control of the capacitance 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.
На фиг. 1 показан предпочтительный вариант осуществления заявленной полезной модели в части ее включения в состав системы электропитания.In FIG. 1 shows a preferred embodiment of the claimed utility model in terms of its inclusion in the power supply system.
Согласно фиг. 1 система электропитания содержит выводы отрицательной и положительной полярности (10) для подключения к ним нагрузки (7), аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии (5), устройства согласования мощности (1), реле разрешения заряда и разряда аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии (2), защитного автоматического выключателя (3), датчика величины постоянного тока (4). При этом устройство согласования мощности выполнено 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. Устройство согласования мощности (1) обеспечивает возможность регулирования баланса мощности, выдаваемой преобразователем AC/DC (8).According to FIG. 1, 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 power matching device (1), a charge and discharge enable relay for electric energy batteries / electric energy storage devices energy (2), protective circuit breaker (3), DC current sensor (4). Moreover, the power matching device 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 sensor the magnitude of the alternating voltage in the external network power supply circuit (not shown), the DC magnitude 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 power matching device (1) provides the ability to control the power balance provided by the AC / DC converter (8).
На фиг. 2 представлен дополнительный вариант осуществления подключения заявленного устройства в состав системы электропитания. В данном варианте управление режимом работы двух и более источников электрической энергии осуществляется блоком управления посредством регулирования уровня напряжения на DC/DC преобразователе (14), реализованном в составе узла коммутации аккумуляторов электрической энергии / накопителей электрической энергии. В этом случае DC/DC преобразователь (14) выступает в качестве узла коммутации и содержит отрицательный и положительный контактные выводы аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии. Устройство согласования мощности (1) обеспечивает возможность регулирования баланса мощности, выдаваемой преобразователем DC/DC (14). Следует отметить, что такой вариант подключения не приводит к конструктивному изменению заявленного решения, поскольку, как показано выше, предложенное устройство само по себе обеспечивает указанные варианты подключения, а признаки, характеризующие элементы системы и соответствующие связи между ними, являются внешними признаками по отношению к заявленной полезной модели и их наличие в формуле необходимо для описания функциональных возможностей заявленного устройства согласования мощности.In FIG. 2 presents an additional embodiment of the connection of the claimed device in the power supply system. In this 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 (14), which is implemented as a part of the switching unit for electric energy storage batteries / electric energy storage devices. In this case, 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 power matching device (1) provides the ability to control the power balance provided by the DC / DC converter (14). It should be noted that this connection option does not lead to a constructive change in the claimed solution, since, as shown above, the proposed device by itself provides the indicated connection options, and the signs characterizing the system elements and the corresponding connections between them are external signs with respect to the declared utility model and their presence in the formula is necessary to describe the functionality of the claimed device matching power.
В системе электропитания, оснащенной устройством согласования мощности, 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 параллельной работы 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 a power supply system equipped with a power matching device, the switching unit contains a diode and a negative terminal of the battery pack, and the diode is connected with its anode to the negative terminal of the battery pack, and its cathode has the ability to be connected to the terminal of the battery and in the case of inclusion of the discharge mode of the batteries, and in the case of the inclusion of the parallel operation mode or charging the batteries to the terminal of the enable relay charge and discharge unit connects the negative terminal of battery cells and accordingly, a cathode of the diode in the present mode is not connected to the relay terminal.
Основной особенностью схемы является независимость аккумуляторов электрической энергии/накопителей электрической энергии в комплекте с устройством согласования мощности 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 power matching device 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 and stop their operation.
Предложенное техническое решение функционирует согласно заданному алгоритму.The proposed technical solution operates 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 источниками электрической энергии на единую нагрузку. Регулировка баланса происходит посредством регулирования уровня напряжения на преобразователях (AC/DC или DC/DC), 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 electric energy sources for a single load. The balance is adjusted by adjusting the voltage level on the converters (AC / DC or DC / DC), 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 the periods (statistical data recalculated daily).
Кроме того, заявленное устройство 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 device 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.
Заявленное устройство обеспечивает 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 преобразователе (AC/DC), запитанном от внешних источников электрической энергии.The claimed device provides a parallel mode of operation of two or more sources of electric energy, including simultaneous power supply to the load, both from electric energy accumulators / electric energy storage devices and from external electric energy sources, the control algorithm for this mode being adaptive and implemented by the control unit by adjusting the voltage level on the converter (AC / DC), powered from external sources of electrical energy.
В другом варианте осуществления управление режимом работы двух и более источников электрической энергии осуществляется 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 adjusting the voltage level on a DC / DC converter implemented as part of a switching unit for electric energy storage batteries / electric energy storage devices.
Работа алгоритма заявленной полезной модели 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 utility model consists in controlling physical parameters taking into account static and dynamic data received from an external information system and from an object’s power supply system. 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 заявленном устройстве предусмотрено взаимодействие с инженерными системами объекта установки.To increase the efficiency of the power supply system as a whole, the claimed device provides for interaction with the engineering systems of the installation.
В качестве иллюстративного примера приводится пример функционирования заявленного устройства применительно к снижению стоимости покупки электроэнергии.As an illustrative example, an example of the operation of the claimed device with respect to reducing the cost of purchasing electricity is given.
Устройство согласования мощности, в составе систем электропитания, позволяет использовать экономическую характеристику энергетической системы (электрической сети) бесконечной мощности: разная стоимость электрической энергии (мощности) в разные периоды времени. Загрузка каждого параллельно работающего источника электрической энергии регулируется по заданному алгоритму, при этом алгоритм устройства согласования мощности 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. Устройство согласования мощности позволяет осуществить ценозависимое электропотребление в системах основного электропитания, выполняет параллельную регулируемую работу двух и более источников электрической энергии, автоматически определяя источник с наименее низкой стоимостью электрической энергии (мощности) и без осуществления коммутаций переводит на него электрическую нагрузку, в режим параллельной регулируемой работы.The power matching device, as part of power supply systems, allows you to use the economic characteristics of an energy system (electric network) of infinite power: different costs of electric energy (power) in different periods of time. The load of each parallel working source of electric energy is regulated according to a predetermined algorithm, while the algorithm of the power matching device at each moment of time determines the source of electric energy with the lowest cost of electricity and loads it in volume and time, calculated on the basis of static and dynamic data obtained from external information system and from the power supply system of the facility. The power matching device allows for price-dependent power consumption in the main power supply systems, performs parallel controlled operation of two or more sources of electric energy, automatically determines the source with the lowest cost of electric energy (power) and transfers the electric load to it without parallel switching, in parallel controlled operation .
Алгоритм устройства согласования мощности автоматически регулирует параллельную загрузку источников электрической энергии в объеме и времени, определяя и загружая источник электрической энергии с наиболее низкой стоимостью электроэнергии (мощности), в том числе с использованием данных получаемых из внешней информационной сети: прогнозные данные цены электрической энергии и мощности единой энергетической системы, привязанные к каждому периоду времени. Таким образом, уменьшая количество потребления (покупки) электроэнергии (мощности), а также неотъемлемых услуг рынка электроэнергии в периоды времени, когда стоимость электроэнергии (мощности)является более высокой. Из разницы стоимости электроэнергии (мощности) в разные периоды времени формируется экономический результат, уменьшаются затраты на покупку электрической энергии. При этом сохраняется заданное гарантированное время работы объекта в автономном режиме и не происходит коммутаций источников электрической энергии. Не уменьшается интегральное количество потребляемой электрической энергии (мощности).The algorithm of the power matching device automatically adjusts the parallel loading of electric energy sources in volume and time, determining and loading the electric energy source with the lowest cost of electricity (power), including using data obtained from an external information network: forecast data on the price of electric energy and power a single energy system, tied to each time period. Thus, reducing the amount of electricity (capacity) consumption (purchase), as well as the integral services of the electricity market during periods of time when the cost of electricity (capacity) is higher. From the difference in the cost of electricity (power) in different periods of time, an economic result is formed, the cost of purchasing electric energy is reduced. At the same time, the specified guaranteed operating time of the facility in the autonomous mode is maintained and there is no switching of electric energy sources. The integral amount of consumed electrical energy (power) does not decrease.
Для корректной работы алгоритмов устройства согласования мощности в указной части необходимы данные об уровнях цены электрической энергии и мощности единой энергетической системы, привязанные к каждому периоду времени. Получение данных из внешней информационной сети происходит по каналам передачи данных беспроводной сети.For the correct operation of the algorithms of the power matching device in the indicated part, data on the price levels of electric energy and power of a single energy system, tied to each time period, are needed. Data is received from an external information network via data channels of a wireless network.
Таким образом, специалисту будут очевидны преимущества заявленной полезной модели, которые позволяют:Thus, the specialist will be obvious advantages of the claimed utility model, which allow:
- 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 climatic subsystems of the power supply system to increase the efficiency of electric energy storage batteries or electric energy storage devices.
Перечисленные преимущества очевидно позволяют повысить эффективность использования системы электропитания в целом, что является техническим результатом, как это указано выше.The listed advantages obviously allow to increase the efficiency of using the power supply system as a whole, which is a technical result, as indicated above.
Кроме того, представленные выше сведения изложены с полнотой, позволяющей специалисту в данной области техники осуществить заявленную полезную модель посредством существующих в уровне техники средств и методов.In addition, the above information is set forth in its entirety, allowing a person skilled in the art to implement the claimed utility model by means and methods existing in the prior art.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017138545U RU181977U1 (en) | 2017-11-07 | 2017-11-07 | POWER MATCHING DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017138545U RU181977U1 (en) | 2017-11-07 | 2017-11-07 | POWER MATCHING DEVICE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU181977U1 true RU181977U1 (en) | 2018-07-31 |
Family
ID=63142203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017138545U RU181977U1 (en) | 2017-11-07 | 2017-11-07 | POWER MATCHING DEVICE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU181977U1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050156564A1 (en) * | 2003-06-23 | 2005-07-21 | Michael Krieger | Tool box power center |
| RU2444105C1 (en) * | 2008-05-30 | 2012-02-27 | Чун-Чьех ЧАНГ | Universal portable system of power accumulation and power supply |
| RU2518907C1 (en) * | 2012-11-26 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" | Uninterrupted and secured power supply system for crucial power consumers |
| RU2533204C1 (en) * | 2014-02-14 | 2014-11-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ВИП" | Modular uninterrupted direct-current power supply system for consumers |
-
2017
- 2017-11-07 RU RU2017138545U patent/RU181977U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050156564A1 (en) * | 2003-06-23 | 2005-07-21 | Michael Krieger | Tool box power center |
| RU2444105C1 (en) * | 2008-05-30 | 2012-02-27 | Чун-Чьех ЧАНГ | Universal portable system of power accumulation and power supply |
| RU2518907C1 (en) * | 2012-11-26 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" | Uninterrupted and secured power supply system for crucial power consumers |
| RU2533204C1 (en) * | 2014-02-14 | 2014-11-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ВИП" | Modular uninterrupted direct-current power supply system for consumers |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA3027939C (en) | Method and apparatus for controlling power flow in a hybrid power system | |
| US10727784B2 (en) | Aggregation system, control method thereof, and control apparatus | |
| EP3447883B1 (en) | Uninterruptible power supply system and method thereof | |
| Qiu et al. | Heterogeneous energy storage optimization for microgrids | |
| JP5907753B2 (en) | Regional power demand management system | |
| JP6664680B1 (en) | Power control device, power control method, bidirectional inverter, and power control system | |
| US20160204480A1 (en) | Method and device for storing electrical energy in electrochemical energy accumulators | |
| US10431985B2 (en) | Power management method | |
| CN202134924U (en) | Structure of multifunctional system of solar power and self use connected grid | |
| CN110176788B (en) | Power storage system and power storage device | |
| Anvari-Moghaddam et al. | Optimal utilization of microgrids supplemented with battery energy storage systems in grid support applications | |
| 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 | |
| CA3133021A1 (en) | System and method for managing power | |
| JP2012050211A (en) | Power storage system for power system | |
| Soto et al. | Simulations of efficiency improvements using measured microgrid data | |
| CN102931676B (en) | Structure of solar power grid-connected self-use multifunctional system | |
| JP2020178472A (en) | In-facility charge/discharge control system | |
| JP6487196B2 (en) | Power supply system and base station system | |
| CN116316767B (en) | Network side power management control method and device for optical storage system | |
| RU2656357C1 (en) | Electrical load electrical supply system elements (equipment, devices) adaptive control system, connected to two and more electric energy sources (embodiments) | |
| JP6037678B2 (en) | Storage battery charge / discharge control device and storage battery charge / discharge control system | |
| KR101677835B1 (en) | Method for measuring battery state of eneregy storage system | |
| CN109217356B (en) | Method for distributing electric energy derived from solar energy to a plurality of groups | |
| RU181977U1 (en) | POWER MATCHING DEVICE | |
| Li et al. | Design of degradation-conscious optimal dispatch strategy for home energy management system with rooftop PV and lithium-ion batteries |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20191023 |