RU2420824C2 - Power supply system and methods related to it - Google Patents

Power supply system and methods related to it Download PDF

Info

Publication number
RU2420824C2
RU2420824C2 RU2008141893/07A RU2008141893A RU2420824C2 RU 2420824 C2 RU2420824 C2 RU 2420824C2 RU 2008141893/07 A RU2008141893/07 A RU 2008141893/07A RU 2008141893 A RU2008141893 A RU 2008141893A RU 2420824 C2 RU2420824 C2 RU 2420824C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power supply
accordance
supply system
fuel cell
capacitor
Prior art date
Application number
RU2008141893/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008141893A (en
Inventor
Леннарт ЭНГКВИСТ (SE)
Леннарт ЭНГКВИСТ
Пер ХАЛЬВАРССОН (SE)
Пер ХАЛЬВАРССОН
Бенгт СТРИДХ (SE)
Бенгт СТРИДХ
Торбьерн РИНГВАЛЛЬ (SE)
Торбьерн РИНГВАЛЛЬ
Original Assignee
Абб Текнолоджи Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Абб Текнолоджи Лтд filed Critical Абб Текнолоджи Лтд
Priority to RU2008141893/07A priority Critical patent/RU2420824C2/en
Publication of RU2008141893A publication Critical patent/RU2008141893A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2420824C2 publication Critical patent/RU2420824C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: system includes fuel cell (7) and slave capacitor (3). According to invention, system includes intermediate accumulator and power module (3). Module (3) is provided with power from fuel cell and supplies power to slave capacitor through electric power conversion module (31). Besides, invention refers to high-voltage platform (1) fed by means of invented system, to electric network fed by means of invented platform and to electric power supply method of equipment on high-voltage platform.
EFFECT: reducing the cost of equipment and reducing the time for power transfer to charged capacitor.
19 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Первый аспект изобретения связан с системой электропитания для обеспечения электроснабжения собственных нужд оборудования на высоковольтной платформе.The first aspect of the invention relates to a power supply system to provide power to the auxiliary needs of equipment on a high voltage platform.

Во втором аспекте изобретение связано с высоковольтной платформой, оборудованной такой системой электропитания.In a second aspect, the invention relates to a high voltage platform equipped with such a power supply system.

В третьем аспекте изобретение относится к электрической сети, оборудованной подобной платформой.In a third aspect, the invention relates to an electrical network equipped with a similar platform.

В четвертом аспекте изобретение относится к способу передачи электропитания собственных нужд к оборудованию на высоковольтной платформе.In a fourth aspect, the invention relates to a method for transmitting auxiliary power supply to equipment on a high voltage platform.

Уровень техникиState of the art

Для оборудования на высоковольтных платформах вдоль высоковольтных линий передач является проблемой обеспечение электропитанием собственных нужд, даже когда линии электропередач не под напряжением. На сегодняшний день это можно осуществить с помощью излучения лазера, передаваемого с земли через оптоволокно наверх на платформу, но с помощью этого способа невозможно передать более чем приблизительно 0,5 Вт на оптоволокно. Оборудование должно иметь возможность работать, даже когда линия электропередачи без напряжения, например в течение обслуживания, или если на линии электропередачи произошла авария, для защиты оборудования от повреждения, вызванного ударом молнии. Существующие системы для обеспечения энергией не могут соответствовать данным требованиям.For equipment on high-voltage platforms along high-voltage transmission lines, it is a problem to provide power to their own needs, even when the power lines are not energized. To date, this can be accomplished using laser radiation transmitted from the ground through the optical fiber up to the platform, but using this method it is not possible to transmit more than approximately 0.5 W to the optical fiber. The equipment should be able to work even when the power line is without voltage, for example during maintenance, or if an accident occurs on the power line to protect the equipment from damage caused by a lightning strike. Existing energy supply systems cannot meet these requirements.

В DE 1807 591 описан высоковольтный размыкатель, смонтированный на платформе.DE 1807 591 describes a high voltage circuit breaker mounted on a platform.

Размыкатель снабжен приводом, питаемым исполнительным конденсатором. Исполнительный конденсатор заряжается преобразователем энергии, преобразующим химическую или механическую энергию в электроэнергию. Например, преобразователем энергии может быть топливный элемент. Проблемой снабжения устройств данного типа является то, что обычно применяемый конденсатор этого типа теряет энергию, поэтому он должен непрерывно перезаряжаться. Кроме того, когда конденсатор находится в использовании, он должен быть перезаряжен. Энергия от топливного элемента обычно мала для того, чтобы была возможность произвести перезарядку за разумное время. В качестве альтернативы могут использоваться особенно энергоемкие и дорогие топливные элементы.The disconnector is equipped with a drive powered by an executive capacitor. The executive capacitor is charged by an energy converter that converts chemical or mechanical energy into electricity. For example, the energy converter may be a fuel cell. The problem with the supply of this type of device is that the commonly used capacitor of this type loses energy, so it must be continuously recharged. In addition, when the capacitor is in use, it must be recharged. Energy from a fuel cell is usually small in order to be able to recharge in a reasonable amount of time. As an alternative, particularly energy-intensive and expensive fuel cells can be used.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей настоящего изобретения является решение обозначенной выше проблемы и получение системы электропитания приводного конденсатора с возможностью работы в течение разумного времени и имеющую низкую стоимость.The present invention is to solve the above problems and obtain a power supply system of the drive capacitor with the ability to work for a reasonable time and having a low cost.

Эта задача, соответствующая первому аспекту изобретения, достигается тем, что система электропитания данного типа, описанная в данном вопросе, содержит специфические особенности, которые система имеет в промежуточном накопителе и питающем модуле для хранения энергии от топливного элемента и передачи энергии исполнительному конденсатору и модуле преобразования энергии для передачи энергии от промежуточного накопителя и модуля питания к исполнительному конденсатору.This task, corresponding to the first aspect of the invention, is achieved by the fact that the power supply system of this type described in this question contains the specific features that the system has in the intermediate storage and supply module for storing energy from the fuel cell and transferring energy to the executive capacitor and the energy conversion module for transferring energy from an intermediate storage device and a power module to an executive capacitor.

При помощи этого промежуточного накопителя и модуля питания вся энергия передается исполнительному конденсатору за короткое время, в то время как электрическая энергия передается в промежуточный накопитель в течение длительного времени. Таким образом, энергия, передаваемая в промежуточный накопитель, может вырабатываться источником малой мощности, тогда как электроэнергия, передаваемая от промежуточного накопителя, может иметь намного большую мощность. Модуль преобразования электроэнергии позволяет низкое напряжение от промежуточного накопителя и модуля питания преобразовать в высокое напряжение исполнительного конденсатора.Using this intermediate storage and power module, all energy is transferred to the executive capacitor in a short time, while electrical energy is transmitted to the intermediate storage for a long time. Thus, the energy transmitted to the intermediate storage can be generated by a low power source, while the electricity transmitted from the intermediate storage can have much greater power. The power conversion module allows you to convert the low voltage from the intermediate drive and the power module to the high voltage of the executive capacitor.

Подвод энергии от топливного элемента промежуточного накопителя и модуля питания может быть в известной степени низким настолько, что может использоваться топливный элемент с малой мощностью. Мощности топливного элемента более низкие, чем мощность модуля преобразования энергии, должны заряжать исполнительный конденсатор за определенное время.The energy supply from the fuel cell of the intermediate storage unit and the power module can be to a certain extent so low that a low power fuel cell can be used. The power of the fuel cell lower than the power of the energy conversion module must charge the executive capacitor for a certain time.

Топливный элемент будет требовать всего несколько рабочих часов в год, если количество запусков ограниченно. Срок службы системы поэтому не будет ограничиваться сроком службы топливного элемента.A fuel cell will require only a few working hours per year if the number of starts is limited. The service life of the system will therefore not be limited by the life of the fuel cell.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения устройство с промежуточным накопителем и модулем питания состоит из, по крайней мере, одного низковольтного конденсатора, имеющего большую емкость и низкую утечку.According to a preferred embodiment of the invention, the intermediate storage device and the power supply module consists of at least one low voltage capacitor having a large capacitance and low leakage.

Использование одного или более низковольтных конденсаторов данного типа оптимально по требованиям зарядки от топливного элемента для зарядки промежуточного конденсатора и для получения малых габаритов.The use of one or more low-voltage capacitors of this type is optimal according to the requirements of charging from a fuel cell for charging an intermediate capacitor and for obtaining small dimensions.

В соответствии с предпочтительным в дальнейшем вариантом осуществления промежуточный накопитель и модуль питания содержат, по крайней мере, один электрохимический двухслойный конденсатор.According to a further preferred embodiment, the intermediate storage device and the power supply module comprise at least one electrochemical two-layer capacitor.

Этот тип конденсатора, часто упоминаемый как ультраконденсатор или суперконденсатор, главным образом используется для промежуточного накопителя и модуля питания по причине его большой емкости и большой энергии, запасаемой в конденсаторе. Как правило, ультраконденсатор имеет емкость в сотни или тысячи фарад, тогда как рабочее напряжение мало, только несколько вольт. Энергия, запасаемая в конденсаторе, обычно приблизительно 10-20 кДж/кг.This type of capacitor, often referred to as an ultracapacitor or supercapacitor, is mainly used for intermediate storage and a power module because of its large capacity and the large energy stored in the capacitor. Typically, an ultracapacitor has a capacity of hundreds or thousands of farads, while the operating voltage is small, only a few volts. The energy stored in the capacitor is usually about 10-20 kJ / kg.

Поскольку ультраконденсатор имеет очень низкую утечку энергии, он зачастую не требует подзарядки по причине утечки. Подзарядка требуется только для компенсации потребления источника питания.Since the ultracapacitor has a very low energy leakage, it often does not require recharging due to leakage. Recharging is only required to compensate for the consumption of the power source.

В соответствии с предпочтительным в дальнейшем вариантом осуществления напряжение находится в диапазоне от 1 и до 4 В, желательно в диапазоне 2-3 В, и энергия, запасенная в конденсаторе, находится в диапазоне от 5 и до 50 кДж на кг, желательно в диапазоне от 10 и до 20 кДж на кг.According to a further preferred embodiment, the voltage is in the range of 1 to 4 V, preferably in the range of 2-3 V, and the energy stored in the capacitor is in the range of 5 and 50 kJ per kg, preferably in the range of 10 and up to 20 kJ per kg.

В соответствии с предпочтительным в дальнейшем вариантом осуществления накопитель включает несколько ультраконденсаторов, включенных последовательно.In accordance with a further preferred embodiment, the storage device includes several ultracapacitors connected in series.

Использование нескольких ультраконденсаторов представляет собой удобный путь достичь необходимого уровня напряжения.Using multiple ultracapacitors is a convenient way to achieve the required voltage level.

В соответствии с предпочтительным в дальнейшем вариантом осуществления топливный элемент имеет мощность зарядки в диапазоне то 15 до 100 Вт, желательно в диапазоне от 30 и до 50 Вт.According to a further preferred embodiment, the fuel cell has a charging power in the range of 15 to 100 watts, preferably in the range of 30 to 50 watts.

Таким образом, топливный элемент разработан для того, чтобы иметь возможность заряжать промежуточный накопитель в течение требуемого времени, составляющего обычно один час.Thus, the fuel cell is designed to be able to charge the intermediate storage tank for the required time, typically one hour.

Низкая зарядная мощность топливного элемента означает, что он может быть маленьким и дешевым.The low charging power of a fuel cell means that it can be small and cheap.

В соответствии с предпочтительным в дальнейшем вариантом осуществления топливный элемент и промежуточный накопитель и модуль питания находятся в изолированном корпусе.According to a further preferred embodiment, the fuel cell and the intermediate storage and power module are in an insulated housing.

Таким образом, возможно обеспечить для этих компонентов нормальные условия, например, требуемую температуру, необходимую для нормального функционирования.Thus, it is possible to provide normal conditions for these components, for example, the required temperature necessary for normal functioning.

В соответствии с предпочтительным в дальнейшем вариантом осуществления корпус делают с источником кондиционированного воздуха, подающего в корпус кондиционированный воздух.According to a further preferred embodiment, the housing is made with a source of conditioned air supplying conditioned air to the housing.

Подача кондиционированного воздуха является удобным путем удержания температуры внутри корпуса в установленном диапазоне.Air conditioning is a convenient way to keep the temperature inside the enclosure within a set range.

В соответствии с предпочтительным в дальнейшем вариантом осуществления топливный элемент имеет источник воздуха, который находится внутри источника кондиционированного воздуха.According to a further preferred embodiment, the fuel cell has an air source that is located inside the conditioned air source.

Путем установки источника воздуха на катодной стороне топливного элемента температура воздуха всего этого источника может быть удержана в установленном диапазоне благодаря обмену теплом с подаваемым кондиционированным воздухом. В соответствии с предпочтительным в дальнейшем вариантом осуществления система содержит, по крайней мере, один вентилятор, предназначенный для подачи воздуха в корпус.By installing an air source on the cathode side of the fuel cell, the air temperature of this entire source can be kept within the set range due to the exchange of heat with the supplied conditioned air. In accordance with a further preferred embodiment, the system comprises at least one fan for supplying air to the housing.

Эти предложения являются дополнительным или альтернативным путем, чтобы поддерживать температуру в корпусе в допустимом диапазоне.These suggestions are an additional or alternative way to keep the temperature in the enclosure within an acceptable range.

В соответствии с предпочтительным в дальнейшем вариантом осуществления топливный элемент снабжается проходящей через катод трубой, предназначенной для протекания воды в нижнюю часть корпуса.In accordance with a further preferred embodiment, the fuel cell is provided with a pipe passing through the cathode for water to flow into the lower part of the housing.

Путем протекания воды от катодной стороны топливного элемента в нижнюю часть корпуса, находящегося на платформе, избегают всех проблем высокого потенциала, которые могут возникнуть из-за утечки воды на землю.By flowing water from the cathode side of the fuel cell to the lower part of the casing located on the platform, all high potential problems that may arise due to water leakage to the earth are avoided.

В соответствии с предпочтительным в дальнейшем вариантом осуществления система включает контроллер топливного элемента, находящийся на платформе, и микропроцессор, находящийся на земле, которые предназначены для управления работой системы.In accordance with a further preferred embodiment, the system includes a fuel cell controller located on the platform and a microprocessor located on the ground, which are designed to control the operation of the system.

При помощи этого устройства система может автоматически адаптироваться к существующему состоянию и включать и останавливать компоненты системы, может принимать меры для работы автоматики в соответствии с посланными параметрами. Описанный выше предпочтительный вариант осуществления подробно описан в представленной формуле изобретения системы.With this device, the system can automatically adapt to the existing state and turn on and off the system components, can take measures for the automation to work in accordance with the parameters sent. The preferred embodiment described above is described in detail in the claims presented to the system.

В соответствии с предпочтительным в дальнейшем вариантом осуществления система содержит средства измерения для измерения напряжения на промежуточном накопителе и модуле питания и/или, по крайней мере, на одном исполнительном конденсаторе.In accordance with a further preferred embodiment, the system comprises measuring means for measuring voltage on the intermediate storage device and the power supply module and / or at least one actuating capacitor.

Таким образом, уровень зарядки может контролироваться, и могут проводиться требуемые для включения подзарядки измерения.Thus, the charge level can be monitored, and the measurements required to turn on the charging can be performed.

В соответствии с предпочтительным в дальнейшем вариантом осуществления система включает первую систему связи, предназначенную для начала работы с топливным элементом в зависимости от средств измерения, и/или вторую систему связи, предназначенную для запуска разряда промежуточного накопителя и модуля питания в зависимости от данных со средств измерения.In accordance with a further preferred embodiment, the system includes a first communication system designed to start working with a fuel cell depending on the measuring means, and / or a second communication system designed to start the discharge of the intermediate storage and power module depending on the data from the measuring means .

Это наиболее легкий путь, позволяющий автоматически начинать требуемую операцию измерения для поддержания системы в требуемом во время ожидания состоянии.This is the easiest way to automatically start the required measurement operation to maintain the system in the required state while waiting.

Во втором аспекте изобретения объект, который находится на этой высоковольтной платформе, имеет специфические особенности, которые обеспечиваются системой, соответствующей изобретению и частично соответствующей любой из предпочтительных реализаций этого изобретения.In a second aspect of the invention, an object that resides on this high voltage platform has specific features that are provided by a system according to the invention and partially corresponding to any of the preferred implementations of this invention.

В третьем аспекте изобретения объект, находящийся на электрической сети, имеет специфические особенности, которые обеспечиваются с помощью высоковольтной платформы, в соответствии с изобретением.In a third aspect of the invention, an object located on an electrical network has specific features that are provided by a high voltage platform in accordance with the invention.

В четвертом аспекте объект, использующий указанный метод снабжения оборудования на высоковольтной платформе электроэнергией собственных нужд, имеет характерные особенности передачи энергии от топливного элемента к промежуточному накопителю и модулю питания и передачи энергии от промежуточного накопителя и модуля питания к минимум одному исполнительному конденсатору.In the fourth aspect, an object using the specified method of supplying equipment on a high-voltage platform with electric power of its own needs has the characteristic features of transferring energy from a fuel cell to an intermediate storage unit and a power supply module and transmitting energy from an intermediate storage device and a power supply module to at least one executive capacitor.

В соответствии с предпочтительным в дальнейшем вариантом осуществления изобретенного способа энергия подается на промежуточный накопитель и модуль питания только тогда, когда напряжение на промежуточном накопителе и модуле питания ниже определенного уровня.According to a further preferred embodiment of the inventive method, energy is supplied to the intermediate storage device and the power supply module only when the voltage on the intermediate storage device and the power supply module is below a certain level.

Таким образом, топливный элемент работает, только когда необходимо, таким образом, сберегается время работы топливного элемента.Thus, the fuel cell only works when necessary, thus saving the operating time of the fuel cell.

В соответствии с предпочтительным в дальнейшем вариантом осуществления изобретенного способа способ выполняется с использованием системы, соответствующей изобретению и частично соответствующей ее предпочтительному варианту осуществления.According to a further preferred embodiment of the inventive method, the method is carried out using a system according to the invention and partially corresponding to its preferred embodiment.

Изобретенная высоковольтная платформа, изобретенная электрическая сеть, изобретенный способ и предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения решают соответствующие проблемы и имеют соответствующие преимущества, которые были описаны выше для изобретенной системы и ее предпочтительного варианта осуществления.The invented high-voltage platform, the invented electrical network, the invented method and the preferred embodiment of the present invention solve the corresponding problems and have corresponding advantages that have been described above for the invented system and its preferred embodiment.

Изобретение будет объяснено более детально при помощи следующих иллюстраций предпочтительных примеров и путем ссылок к прилагаемым изображениям.The invention will be explained in more detail using the following illustrations of preferred examples and by reference to the attached images.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 схематично иллюстрирует систему электропитания в соответствии с изобретением.1 schematically illustrates a power supply system in accordance with the invention.

Фиг.2 представляет собой схему, показывающую функционирование системы на фиг.1FIG. 2 is a diagram showing the operation of the system of FIG. 1

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретенияDescription of preferred embodiments of the invention

Фиг.1 схематично изображает высоковольтную платформу 1. На платформе 1 оборудование 10 соединено с высоковольтной передающей линией 4. Оборудование 10 приводится в действие при помощи одного или более приводных конденсаторов 3 в случае возникновения необходимости. После того как конденсатор был полностью разряжен запасенной энергией, например, в 15 кДж, он перезаряжается.1 schematically depicts a high voltage platform 1. On platform 1, equipment 10 is connected to a high voltage transmission line 4. Equipment 10 is driven by one or more drive capacitors 3 if necessary. After the capacitor has been completely discharged with stored energy, for example, 15 kJ, it is recharged.

Перезарядка исполнительного конденсатора 3 выполняется путем его зарядки от промежуточного накопителя и модуля питания 5 через модуль преобразования энергии 31 типа, например, инвертора.Recharging the Executive capacitor 3 is carried out by charging it from an intermediate drive and a power module 5 through a type 31 energy conversion module, for example, an inverter.

Промежуточный накопитель и модуль питания 5 состоят из некоторого количества, например шести, ультраконденсаторов 6, соединенных последовательно. Каждый ультраконденсатор 6 имеет емкость 5000 Ф и максимальное напряжение 2,5 В. Каждый ультраконденсатор 6 может хранить 15,6 кДж, в сумме во всех конденсаторах запасено 94 кДж. Этого достаточно для зарядки исполнительного конденсатора 3 за 1 минуту при мощности примерно 250 Вт.The intermediate drive and the power module 5 consist of a number, for example six, of ultracapacitors 6 connected in series. Each ultracapacitor 6 has a capacity of 5000 F and a maximum voltage of 2.5 V. Each ultracapacitor 6 can store 15.6 kJ, a total of 94 kJ is stored in all capacitors. This is enough to charge the executive capacitor 3 in 1 minute at a power of about 250 watts.

После того как ультраконденсаторы 6 в промежуточном накопителе и модуле питания 5 были включены и зарядили исполнительный конденсатор, ультраконденсаторы перезаряжаются. Поскольку расчетная потребность заряжать исполнительный конденсатор 3 составляет всего около десяти раз в год, доступно много времени для зарядки ультраконденсаторов 6.After the ultracapacitors 6 in the intermediate storage and power module 5 were turned on and charged the executive capacitor, the ultracapacitors are recharged. Since the estimated need to charge the executive capacitor 3 is only about ten times a year, a lot of time is available for charging the ultracapacitors 6.

Ультраконденсаторы 6 заряжаютя от топливного элемента 7. Вследствие того что зарядка ультраконденсаторов возможна на протяжении длительного времени, то мощность топливного элемента можно уменьшить. Мощность может быть, например, приблизительно 30-50 Вт, при этом возможно заряжать ультраконденсаторы до энергии 50-100 кДж за один час. На выходе топливного элемента приблизительно 15 В постоянного тока, которое передается шести ультраконденсаторам на 2,5 В.The ultracapacitors 6 are charged from the fuel cell 7. Because the charging of the ultracapacitors is possible for a long time, the power of the fuel cell can be reduced. Power can be, for example, approximately 30-50 W, while it is possible to charge ultracapacitors to an energy of 50-100 kJ in one hour. The output of the fuel cell is approximately 15 V DC, which is transmitted to six 2.5 V ultracapacitors.

Топливный элемент 7 работает на чистом водороде и питается через полимерную трубу 8, соединенную с водородным баллоном, находящимся на земле.The fuel cell 7 runs on pure hydrogen and is fed through a polymer pipe 8 connected to a hydrogen cylinder located on the ground.

Более детальное объяснение системы сделано со ссылкой на фиг.2, где показана схема, иллюстрирующая различные функции системы электропитания, соответствующего изобретению.A more detailed explanation of the system is made with reference to figure 2, which shows a diagram illustrating various functions of the power supply system corresponding to the invention.

Топливный элемент 7 находится в изолированном корпусе 11. Система может работать при температуре в диапазоне, например, от -40°C и до +40°C и при относительной влажности до 100%. Диапазон температуры внутри корпуса 11 должен быть удержан в диапазоне от +5°C и до +45°C. Низкая влажность должна предотвратить коррозию вследствие конденсации.The fuel cell 7 is located in an insulated housing 11. The system can operate at a temperature in the range, for example, from -40 ° C to + 40 ° C and at a relative humidity of up to 100%. The temperature range inside the housing 11 must be kept in the range from + 5 ° C to + 45 ° C. Low humidity should prevent corrosion due to condensation.

Кондиционированный воздух подается в корпус 11 для удержания температуры в диапазоне выше +5°С.Air-conditioned air is supplied to the housing 11 to maintain the temperature in the range above + 5 ° C.

Температура внутри корпуса 11 измеряется, и если температура ниже 0°C, топливный элемент должен быть подогрет перед пуском.The temperature inside the housing 11 is measured, and if the temperature is below 0 ° C, the fuel cell must be warmed up before starting.

Для охлаждения используют два вентилятора 12 и 13, предназначенные для подачи холодного воздуха в корпус 11. В описанном изобретении водород для топливного элемента подают к аноду из баллона, находящегося на земле.For cooling, two fans 12 and 13 are used for supplying cold air to the housing 11. In the described invention, hydrogen for the fuel cell is supplied to the anode from a cylinder located on the ground.

Труба 19 подводит воздух к топливному элементу для подачи кислорода на катод топливного элемента 7. Воздушный насос 20, находящийся на земле, обеспечивает необходимое давление и количество воздуха. Количество воздуха находится в зависимости от выходной мощности топливного элемента 7. Количество воздуха регулируется путем изменения скорости воздушного насоса 20, которая управляется микропроцессором 17. Обычно скорость воздушного насоса постоянна.The pipe 19 supplies air to the fuel cell to supply oxygen to the cathode of the fuel cell 7. An air pump 20 located on the ground provides the necessary pressure and amount of air. The amount of air depends on the output power of the fuel cell 7. The amount of air is controlled by changing the speed of the air pump 20, which is controlled by the microprocessor 17. Typically, the speed of the air pump is constant.

Воздух для кондиционирования корпуса 11 подается через трубу 22. Предпочтительно, чтобы труба подвода воздуха 19, подающая воздух на сторону катода, находилась с наружной стороны трубы с кондиционированным воздухом 22.Air for conditioning the casing 11 is supplied through the pipe 22. Preferably, the air supply pipe 19 supplying air to the cathode side is located on the outside of the air-conditioned pipe 22.

Топливный элемент генерирует воду при работе. 90% воды поступает из порта выхода воздуха со стороны катода. Эта вода вытекает через дренажную трубу катода в корпус 11 на высоковольтной платформе 1. Большая часть этой воды удаляется наружу при помощи рециркуляции воздуха и при нормальной работе не образует капель, которые должны быть удалены.The fuel cell generates water during operation. 90% of the water comes from the air outlet port from the cathode. This water flows through the cathode drain pipe into the housing 11 on the high-voltage platform 1. Most of this water is removed to the outside by air recirculation and during normal operation does not form droplets that must be removed.

Около 10% воды утекает вниз через трубу для выпуска водорода 24. Эта вода выходит как влажный воздух, и при нормальных условиях образования капель не происходит.About 10% of the water flows down through the pipe to release hydrogen 24. This water comes out as moist air, and under normal conditions, droplets do not form.

Труба для выпуска водорода 24 выполнена с электромагнитным выпускным клапаном 25, который периодически открывается, чтобы водород, грязь и, возможно, вода выпускались наружу с анодной стороны. Электромагнитный выпускной клапан находится на уровне земли и управляется микропроцессором 17.The pipe for the release of hydrogen 24 is made with an electromagnetic exhaust valve 25, which periodically opens so that hydrogen, dirt and possibly water are discharged outward from the anode side. The electromagnetic exhaust valve is at ground level and is controlled by microprocessor 17.

Работа системы управляется контроллером топливного элемента 27, находящегося на платформе 1, и микропроцессором 17, находящимся на уровне земли. Основной задачей контроллера топливного элемента 27 и микропроцессора 17 является управление зарядом исполнительного конденсатора 3 и зарядом батареи ультраконденсаторов.The operation of the system is controlled by the fuel cell controller 27, located on the platform 1, and the microprocessor 17, located at ground level. The main task of the fuel cell controller 27 and microprocessor 17 is to control the charge of the executive capacitor 3 and the battery charge of the ultracapacitors.

Напряжение на исполнительном конденсаторе контролируется в том случае, если измеренное напряжение исполнительного конденсатора 3 ниже установленного предела по причине утечки энергии, реле 30 выключается, и энергия передается от ультраконденсаторов 5 через инвертор 31, если напряжение на ультраконденсаторах находится выше установленного значения, например в 11,5 В.The voltage at the executive capacitor is monitored if the measured voltage of the executive capacitor 3 is lower than the set limit due to energy leakage, the relay 30 is turned off, and the energy is transmitted from the ultracapacitors 5 through the inverter 31, if the voltage at the ultracapacitors is above the set value, for example, 11, 5 V.

Напряжение на ультраконденсаторах 5 также контролируется. Когда измеренное значение ниже установленного предела для зарядки ультраконденсаторов 5, запускается топливный элемент. Когда напряжение на ультраконденсаторах достигает установленного значения, например 14,4 В, то топливный элемент 7 выключается.The voltage at the ultracapacitors 5 is also monitored. When the measured value is below the set limit for charging the ultracapacitors 5, the fuel cell is started. When the voltage on the ultracapacitors reaches a set value, for example 14.4 V, then the fuel cell 7 is turned off.

Claims (19)

1. Система питания энергией, предназначенная для снабжения электроэнергией собственных нужд оборудования (10) на высоковольтной платформе (1), система электропитания включает исполнительный конденсатор (3) и топливный элемент (7), отличающаяся тем, что система электропитания включает в себя промежуточный накопитель и модуль питания (5) для хранения энергии от топливного элемента и снабжения энергией исполнительного конденсатора (3) и модуля преобразования электроэнергии (31) для передачи энергии от промежуточного накопителя и модуля питания (5) к исполнительному конденсатору (3).1. An energy supply system designed to supply electricity to the auxiliary needs of equipment (10) on a high-voltage platform (1), the power supply system includes an executive capacitor (3) and a fuel cell (7), characterized in that the power supply system includes an intermediate drive and a power module (5) for storing energy from the fuel cell and supplying energy to the actuating capacitor (3) and an electric power conversion module (31) for transmitting energy from the intermediate storage device and the power module ( 5) to the executive capacitor (3). 2. Система электропитания в соответствии с п.1, отличающаяся тем, что промежуточный накопитель и модуль питания (5) содержат, по крайней мере, один низковольтный конденсатор, который имеет большую емкость и низкую утечку.2. The power supply system in accordance with claim 1, characterized in that the intermediate drive and the power module (5) contain at least one low voltage capacitor, which has a large capacity and low leakage. 3. Система электропитания в соответствии с п.1, отличающаяся тем, что промежуточный накопитель и модуль питания (5) содержат, по крайней мере, один электрохимический двухслойный конденсатор.3. The power supply system in accordance with claim 1, characterized in that the intermediate drive and the power module (5) contain at least one electrochemical two-layer capacitor. 4. Система электропитания в соответствии с п.3, отличающаяся тем, что напряжение на конденсаторе находится в диапазоне от 1 и до 4 В, предпочтительно в диапазоне 2-3 В, и энергия, запасаемая в конденсаторе, находится в диапазоне от 5 до 50 кДж на кг, предпочтительно в диапазоне от 10 до 20 кДж на кг.4. The power supply system in accordance with claim 3, characterized in that the voltage on the capacitor is in the range from 1 to 4 V, preferably in the range of 2-3 V, and the energy stored in the capacitor is in the range from 5 to 50 kJ per kg, preferably in the range of 10 to 20 kJ per kg. 5. Система электропитания в соответствии с п.3, отличающаяся тем, что промежуточный накопитель и модуль питания (5) включают несколько двухслойных электрохимических конденсаторов (6), соединенных последовательно, суммарное напряжение двухслойных электрохимических конденсаторов (6) находится в диапазоне от 10 и до 20 В, и суммарная энергия, запасенная в конденсаторах, находится в диапазоне 50-200 кДж.5. The power supply system in accordance with claim 3, characterized in that the intermediate storage and power module (5) include several two-layer electrochemical capacitors (6) connected in series, the total voltage of the two-layer electrochemical capacitors (6) is in the range from 10 to 20 V, and the total energy stored in the capacitors is in the range of 50-200 kJ. 6. Система электропитания в соответствии с любым из пп.1-5, отличающаяся тем, что топливный элемент (7) имеет зарядную мощность в диапазоне от 15 и до 100 Вт, предпочтительно в диапазоне от 30 и до 50 Вт.6. The power supply system in accordance with any one of claims 1 to 5, characterized in that the fuel cell (7) has a charging power in the range from 15 to 100 watts, preferably in the range from 30 to 50 watts. 7. Система электропитания в соответствии с любым из пп.1-4, отличающаяся тем, что топливный элемент (7) и промежуточный накопитель и модуль питания находятся в изолированном корпусе (11).7. The power supply system in accordance with any one of claims 1 to 4, characterized in that the fuel cell (7) and the intermediate drive and the power module are in an insulated housing (11). 8. Система электропитания в соответствии с п.7, отличающаяся тем, что корпус (11) оснащен источником кондиционированного воздуха (22), предназначенного для подачи кондиционированного воздуха в корпус (11).8. The power supply system in accordance with claim 7, characterized in that the housing (11) is equipped with a source of conditioned air (22), designed to supply conditioned air to the housing (11). 9. Система электропитания в соответствии с п.8, отличающаяся тем, что топливный элемент (7) имеет трубку для подачи воздуха (19), в котором трубка подачи воздуха проходит внутри трубы с кондиционированным воздухом (22).9. The power supply system in accordance with claim 8, characterized in that the fuel cell (7) has an air supply pipe (19), in which the air supply pipe passes inside the air-conditioned pipe (22). 10. Система электропитания в соответствии с п.7, отличающаяся тем, что система содержит, по крайней мере, один вентилятор (12, 13), предназначенный для подачи воздуха в корпус (11).10. The power supply system in accordance with claim 7, characterized in that the system contains at least one fan (12, 13), designed to supply air to the housing (11). 11. Система электропитания в соответствии с п.7, отличающаяся тем, что топливный элемент (7) оснащен дренажной трубой катода (23), предназначенной для выпуска воды в нижнюю часть изолированного корпуса.11. The power supply system in accordance with claim 7, characterized in that the fuel cell (7) is equipped with a cathode drain pipe (23) designed to discharge water into the lower part of the insulated housing. 12. Система электропитания в соответствии с любым из пп.1-5 и 8-11, отличающаяся тем, что система включает контроллер топливного элемента (27), расположенного на платформе (1), и микропроцессор (17), находящийся на земле, который предназначен для управления работой системы.12. The power supply system in accordance with any one of claims 1-5 and 8-11, characterized in that the system includes a fuel cell controller (27) located on the platform (1), and a microprocessor (17) located on the ground, which Designed to control the operation of the system. 13. Система электропитания в соответствии с любым из пп.1-5 и 8-11, отличающаяся тем, что система содержит средства измерений для измерения напряжения на промежуточном накопителе и модуле питания (6) и/или на хотя бы одном исполнительном конденсаторе (3).13. The power supply system in accordance with any one of claims 1-5 and 8-11, characterized in that the system comprises measuring instruments for measuring voltage on the intermediate storage device and power supply module (6) and / or at least one actuating capacitor (3 ) 14. Система электропитания в соответствии с п.13, отличающаяся тем, что система содержит первый канал связи, предназначенный для запуска работы топливного элемента (7) в зависимости от указанных средств измерения, и/или второй канал связи, предназначенный для запуска разряда указанного промежуточного накопителя и модуля питания (5) в зависимости от указанных средств измерения.14. The power supply system in accordance with p. 13, characterized in that the system comprises a first communication channel designed to start the operation of the fuel cell (7) depending on the indicated measuring means, and / or a second communication channel designed to start the discharge of the specified intermediate drive and power module (5) depending on the indicated measuring instruments. 15. Высоковольтная платформа (1), отличающаяся тем, что платформа оснащена системой электропитания в соответствии с любым из пп.1-14.15. High-voltage platform (1), characterized in that the platform is equipped with a power supply system in accordance with any one of claims 1-14. 16. Электрическая сеть (4), отличающаяся тем, что сеть (4) оснащена, по крайней мере, одной высоковольтной платформой в соответствии с п.15.16. Electric network (4), characterized in that the network (4) is equipped with at least one high-voltage platform in accordance with paragraph 15. 17. Способ для обеспечения электроэнергией собственных нужд оборудования на высоковольтной платформе, в котором оборудование приводят в действие, по крайней мере, одним исполнительным конденсатором, в котором, по крайней мере, один исполнительный конденсатор снабжается энергией от топливного элемента, отличающийся тем, что осуществляется передача энергии от топливного элемента к промежуточному накопителю и осуществляется передача энергии от промежуточного накопителя и модуля питания к, по крайней мере, одному исполнительному конденсатору.17. A method for providing electric power to the auxiliary needs of equipment on a high-voltage platform, in which the equipment is driven by at least one actuating capacitor, in which at least one actuating capacitor is supplied with energy from the fuel cell, characterized in that the transmission energy from the fuel cell to the intermediate storage and energy is transferred from the intermediate storage and power module to at least one executive condens torus. 18. Способ в соответствии с п.17, отличающийся тем, что передача энергии к промежуточному накопителю и модулю питания осуществляется только тогда, когда напряжение на промежуточном накопителе и модуле питания ниже предустановленного уровня.18. The method in accordance with clause 17, wherein the energy is transferred to the intermediate storage device and the power module only when the voltage on the intermediate storage device and the power supply module is below a predetermined level. 19. Способ в соответствии с п.17 или 18, отличающийся тем, что реализация способа осуществляется с использованием системы и соответствует любому одному из пп.1-14. 19. The method in accordance with paragraph 17 or 18, characterized in that the implementation of the method is carried out using the system and corresponds to any one of claims 1-14.
RU2008141893/07A 2006-03-23 2006-03-23 Power supply system and methods related to it RU2420824C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141893/07A RU2420824C2 (en) 2006-03-23 2006-03-23 Power supply system and methods related to it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141893/07A RU2420824C2 (en) 2006-03-23 2006-03-23 Power supply system and methods related to it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008141893A RU2008141893A (en) 2010-04-27
RU2420824C2 true RU2420824C2 (en) 2011-06-10

Family

ID=42672147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008141893/07A RU2420824C2 (en) 2006-03-23 2006-03-23 Power supply system and methods related to it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2420824C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013126702A1 (en) * 2012-02-22 2013-08-29 Electric Power Research Institute, Inc. Apparatus and method for harvesting power from an overhead transmission conductor
RU2731258C1 (en) * 2019-11-19 2020-08-31 Павел Владимирович Елфимов Energy-saving device module for generation of electric energy, manufacturing method thereof and energy-saving device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013126702A1 (en) * 2012-02-22 2013-08-29 Electric Power Research Institute, Inc. Apparatus and method for harvesting power from an overhead transmission conductor
RU2731258C1 (en) * 2019-11-19 2020-08-31 Павел Владимирович Елфимов Energy-saving device module for generation of electric energy, manufacturing method thereof and energy-saving device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008141893A (en) 2010-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1928745B1 (en) Energy supply system and method for supplying energy to aircraft systems
US20190067945A1 (en) Domestic energy generation installation and operating method for operating a domestic energy generation installation
CN101473507B (en) Power compensator and method for providing black startup through the compensator
CN105846419B (en) Photovoltaic, diesel oil complementary power supply system based on direct-current grid
KR101310312B1 (en) Reorganizing method of power supply system for ship
JP2003244854A (en) Charge and discharge controller for storage apparatus, charge and discharge control method, and power storage system
CN106067692A (en) Aircraft Electrical System and method of supplying power to thereof
WO2019061694A1 (en) Boat electric-power system and method for controlling same
CN106130151A (en) A kind of Aircraft Electrical System and method of supplying power to thereof
RU2420824C2 (en) Power supply system and methods related to it
KR102439683B1 (en) Energy storage modules and methods
CN109004706B (en) Megawatt-level flow battery long standby power supply and SOC measurement integrated control method
CN101572428B (en) Method for controlling power supply system featuring complementation of solar energy and fuel energy
KR20140087930A (en) Battery energy storage system and controlling method using the same
CN108206576A (en) It is arranged for the electric discharge of wind turbine
CN219513807U (en) High-voltage control box
US20070087232A1 (en) Capacitor hybrid fuel cell power generator
KR20110133127A (en) Battery pack module with temperature maintenance device
EP2002456B1 (en) Energy supply system and method related thereto
CN115143416A (en) Photovoltaic street lamp device and system
JP7088784B2 (en) Power storage system and power conditioner
US20200400752A1 (en) Method of assembling an energy storage system
JP2006004700A (en) Emergency fuel cell power generation system
CN219203357U (en) Power battery system integrated with auxiliary power supply
CN220022402U (en) Photovoltaic power supply system of mobile charging vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130324