RU2588613C1 - Ветродизельная система автономного электроснабжения - Google Patents

Ветродизельная система автономного электроснабжения Download PDF

Info

Publication number
RU2588613C1
RU2588613C1 RU2015124275/07A RU2015124275A RU2588613C1 RU 2588613 C1 RU2588613 C1 RU 2588613C1 RU 2015124275/07 A RU2015124275/07 A RU 2015124275/07A RU 2015124275 A RU2015124275 A RU 2015124275A RU 2588613 C1 RU2588613 C1 RU 2588613C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
outputs
inputs
power
generator
wind
Prior art date
Application number
RU2015124275/07A
Other languages
English (en)
Inventor
Иван Иванович Артюхов
Сергей Федорович Степанов
Ербол Тулегенович Ербаев
Светлана Викторовна Молот
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А," (СГТУ имени Гагарина Ю.А.)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А," (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А," (СГТУ имени Гагарина Ю.А.)
Priority to RU2015124275/07A priority Critical patent/RU2588613C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2588613C1 publication Critical patent/RU2588613C1/ru

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

Использование: в области электроснабжения. Технический результат - повышение надежности электроснабжения и уменьшение установленной мощности электрооборудования. Ветродизельная система автономного электроснабжения содержит ветрогенератор, дизель-генератор, два выпрямительно-зарядных устройства, аккумуляторную батарею, инвертор, причем выходы ветрогенератора и дизель-генератора присоединены к входам выпрямительно-зарядных устройств, выходы которых подключены к аккумуляторной батарее и образуют шину постоянного тока. Система дополнительно содержит распределительное устройство для подключения электроприемников, датчики мощности ветрогенератора, дизель-генератора и нагрузки, сумматор, элементы сравнения, задатчики номинальных мощностей электроприемников, блоки разрешения включения с кнопками управления. Входы датчиков мощностей ветрогенератора и дизель-генератора соединены с информационными выходами ветрогенератора и дизель-генератора соответственно, выходы подключены к входам сумматора, выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика мощности нагрузки, который включен между шиной постоянного тока и входом инвертора. Выход инвертора соединен с входом распределительного устройства и образует шину переменного тока, распределительное устройство выполнено в виде коммутаторов, имеющих управляющие входы, которые подключены к выходам блоков разрешения включения, входы которых соединены с выходами элементов сравнения по числу электроприемников, первые входы элементов сравнения подключены к выходам задатчиков номинальных мощностей электроприемников, вторые подключены к выходу первого элемента сравнения. 2 ил.

Description

Изобретение относится к сфере альтернативной энергетики и может быть использовано для электроснабжения отдельных изолированных потребителей, в частности сельских поселений, коттеджных, дачных поселков, фермерских хозяйств, малых предприятий различного назначения, отдаленных нефтепромысловых участков.
Известна система автономного электроснабжения, содержащая ветрогенератор, преобразователь солнечной энергии в электрическую, аккумуляторные батареи, выходы которых через инвертор напряжения и распределительное устройство подключены к нагрузке, узел управления, входы-выходы которого подключены к соответствующим входам-выходам управления инвертора и распределительного устройства. Ветрогенератор и преобразователь солнечной энергии в электрическую соединены с секциями аккумуляторных батарей через блок заряда аккумуляторных батарей, вход управления которого подключен к выходу узла управления (патент РФ №2452637, МПК В60Р 3/00, опубл. 10.06.2012).
Недостатком известной системы является то, что в ней не предусмотрена возможность бесперебойного электроснабжения потребителей при длительном штиле и отсутствии солнечной инсоляции.
Известна также система автономного электроснабжения, содержащая ветроэнергетические установки, дизель-генераторы, синхронный компенсатор и электробойлер, а также автоматическую систему, которая осуществляет управление всеми элементами системы, регулируя уровень загрузки синхронного компенсатора и балластной нагрузки в зависимости от мгновенной мощности ветроэнергетических установок, нагрузки системы электроснабжения и возможности дизель-генераторов по поддержанию частоты и напряжения (патент РФ №113309, МПК F03D 9/00, опубл. 10.02.2011).
Недостатком данного аналога является сложность конструкции. Кроме того, применение указанной ветродизельный системы является целесообразным только для достаточно больших мощностей.
Прототипом настоящего изобретения является ветродизельная система автономного электроснабжения, содержащая ветрогенератор, дизель-генератор с блоком управления, два выпрямительно-зарядных устройства, аккумуляторную батарею, инвертор, причем выходы ветрогенератора и дизель-генератора присоединены к входам выпрямительно-зарядных устройств, выходы которых подключены к аккумуляторной батарее и образуют шину постоянного тока, к которой через инвертор подключена нагрузка (патент РФ №45060, МПК Н02Р 9/04, опубл. 10.04.2004).
Недостатком прототипа является большая вероятность возникновения перегрузок и ложных срабатываний защиты при одновременном включении мощных электроприемников. Эти ситуации могут быть устранены за счет увеличения установленной мощности электрогенерирующего оборудования и аккумуляторной батареи. Однако это сопровождается значительным ростом материальных затрат на приобретение и эксплуатацию оборудования.
Задачей изобретения является создание ветродизельной системы автономного электроснабжения с улучшенными техническими характеристиками.
Техническим результатом является повышение надежности электроснабжения за счет исключения перегрузок, возникающих при одновременном включении мощных электроприемников, и уменьшение установленной мощности электрооборудования.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что ветродизельная система автономного электроснабжения, содержащая ветрогенератор, дизель-генератор, два выпрямительно-зарядных устройства, аккумуляторную батарею, инвертор, причем выходы ветрогенератора и дизель-генератора присоединены к входам выпрямительно-зарядных устройств, выходы которых подключены к аккумуляторной батарее и образуют шину постоянного тока, дополнительно содержит распределительное устройство для подключения электроприемников, датчик мощности ветрогенератора, датчик мощности дизель-генератора, датчик мощности нагрузки, сумматор, элементы сравнения, задатчики номинальных мощностей электроприемников, блоки разрешения включения с кнопками управления, при этом входы датчиков мощностей ветрогенератора и дизель-генератора соединены с информационными выходами ветрогенератора и дизель-генератора соответственно, выходы подключены к входам сумматора, выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика мощности нагрузки, который включен между шиной постоянного тока и входом инвертора, при этом выход инвертора соединен с входом распределительного устройства и образует шину переменного тока, распределительное устройство выполнено в виде коммутаторов, имеющих управляющие входы, которые подключены к выходам блоков разрешения включения, входы которых соединены с выходами элементов сравнения по числу электроприемников, первые входы элементов сравнения подключены к выходам задатчиков номинальных мощностей электроприемников, вторые подключены к выходу первого элемента сравнения.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена структурная схема гибридной системы автономного электроснабжения, на фиг. 2 - возможный вариант реализации блока разрешения включения 17 и его сопряжение с остальными элементами заявляемого устройства.
Ветродизельная система автономного электроснабжения содержит ветрогенератор 1, дизель-генератор 2, два выпрямительно-зарядных устройства 3 и 4, аккумуляторную батарею 5, инвертор 6, причем выходы ветрогенератора 1 и дизель-генератора 2 присоединены ко входам выпрямительно-зарядных устройств 3 и 4, выходы которых подключены к аккумуляторной батарее 5 и образуют шину постоянного тока 7, распределительное устройство 8 для подключения электроприемников 9, датчик 10 мощности ветрогенератора, датчик 11 мощности дизель-генератора, датчик 12 мощности нагрузки, сумматор 13, элементы сравнения 14 и 15, задатчики 16 номинальных мощностей электроприемников, блоки разрешения включения 17 с кнопками управления 18, при этом входы датчиков 10 и 11 мощностей ветрогенератора и дизель-генератора соединены с информационными выходами ветрогенератора 1 и дизель-генератора 2 соответственно, выходы подключены к входам сумматора 13, выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения 14, второй вход которого подключен к выходу датчика мощности нагрузки 12, который включен между шиной постоянного тока 7 и входом инвертора 6, при этом выход инвертора 6 соединен со входом рапределительного устройства 8 и образует шину переменного тока 19, распределительное устройство 8 выполнено в виде коммутаторов 20, имеющих управляющие входы, которые подключены к выходам блоков разрешения включения 17, входы которых соединены с выходами элементов сравнения 15 по числу электроприемников 9, первые входы элементов сравнения 15 подключены к выходам задатчиков 16 номинальных мощностей электроприемников 9, вторые входы элементов сравнения 15 подключены к выходу первого элемента сравнения 14.
Блок разрешения включения 17 может быть выполнен в виде порогового элемента 21 и усилителя 22, на выходе которого включена обмотка реле 23, снабженного нормально разомкнутым контактом 24. Параллельно обмотке 23 включен обратный диод 25.
Если коммутатор 20 реализован в виде магнитного пускателя, то он содержит обмотку 26 и дополнительный нормально разомкнутый контакт 27.
Нормально разомкнутый контакт реле 24 включен последовательно с кнопкой управления 18 «Пуск», нормально замкнутым контактом кнопки 28 «Стоп» и обмоткой 26 коммутатора 20. Нормально разомкнутый контакт 27 коммутатора 20 шунтирует контакты кнопки 18 и контакт 24. Для электропитания блока разрешения включения 17 может быть использовано напряжение на шине переменного тока 19.
Ветродизельная система автономного электроснабжения работает следующим образом. Ветрогенератор 1 под действием ветра вырабатывает электрическую энергию, которая через выпрямительно-зарядное устройство 3 поступает на шину постоянного тока 7. На эту же шину поступает также через выпрямительно-зарядное устройство 4 электрическая энергия, которую вырабатывает дизель-генератор 2.
Аккумуляторная батарея 5 выполняет роль накопителя энергии и обеспечивает работу системы электроснабжения в период безветрия.
Инвертор 6 преобразует напряжение на шине постоянного тока 7 в переменное напряжение с заданными параметрами на шине переменного тока 19. Это напряжение подается электроприемникам 9 через коммутаторы 20 распределительного устройства 8.
Датчик 12 мощности нагрузки подключен на входе инвертора 6. Это позволяет упростить процедуру определения активной мощности путем измерения входных значений напряжения Ud, тока Id инвертора 6 и вычисления мощности по формуле:
Figure 00000001
Для исключения аварийных ситуаций, обусловленных перегрузкой ветрогенератора 1 и дизель-генератора 2, в системе автономного электроснабжения осуществляется оперативный контроль нагрузочной способности источников электроэнергии с помощью датчиков мощности 10 и 11 ветродвигателя 1 и дизель-генератора 2. Выходные сигналы этих датчиков подаются на входы сумматора 13, который формирует сигнал, пропорциональный сумме мощностей ветродвигателя 1 и дизель-генератора 2. Этот сигнал в элементе 14 сравнивается с сигналом, который пропорционален мощности, потребляемой электроприемниками 9 от инвертора 6.
Таким образом, на выходе элемента сравнения 14 формируется сигнал, который пропорционален запасу мощности
Figure 00000002
где P1 - мощность, развиваемая ветрогенератором 1; Р2 - мощность, развиваемая дизель-генератором 2; PH - мощность, потребляемая электроприемниками 9 от инвертора 6.
На один вход каждого элемента сравнения 15 поступает сигнал с выхода элемента сравнения 14, на другой - сигнал задатчика 16 номинальной мощности соответствующего электроприемника 9.
Блок разрешения включения 17 выдает сигнал на запуск соответствующего электроприемника 9, если выполняется условие
Figure 00000003
где Рном.К - номинальная мощность k-го электроприемника 9;
Р0 - некоторая наперед заданная величина мощности.
Значение мощности Р0 задается пороговым элементом 21. Если запас мощности в системе автономного электроснабжения превышает пороговое значение Р0, то на выходе порогового элемента 21 появляется сигнал, который через усилитель 22 подается на обмотку реле 23. Контакт 24 замыкается и подготавливает цепь питания обмотки коммутатора 26 к включению.
После нажатия кнопки «Пуск» 18 обмотка 26 запитывается, коммутатор 20 подключает соответствующий электроприемник 9 к шине переменного тока 19. Контакт 27 ставит цепь питания обмотки 26 на блокировку. Обесточивание обмотки 26 и отключение коммутатора 20 происходит только при нажатии кнопки 28 «Стоп».
Таким образом, за счет контроля нагрузочной способности источников электроэнергии исключаются ситуации, когда одновременно включаются мощные электроприемники 9, при которых происходит перегрузка системы автономного электроснабжения. При этом разделение во времени пусковых режимов мощных электроприемников 9 позволяет уменьшить установленную мощность электрогенерирующего оборудования (ветрогенератор 1, дизель-генератор 2) и емкость аккумуляторной батареи 5, что способствует снижению стоимости системы электроснабжения.

Claims (1)

  1. Ветродизельная система автономного электроснабжения, содержащая ветрогенератор, дизель-генератор, два выпрямительно-зарядных устройства, аккумуляторную батарею, инвертор, причем выходы ветрогенератора и дизель-генератора присоединены к входам выпрямительно-зарядных устройств, выходы которых подключены к аккумуляторной батарее и образуют шину постоянного тока, отличающаяся тем, что дополнительно содержит распределительное устройство для подключения электроприемников, датчик мощности ветрогенератора, датчик мощности дизель-генератора, датчик мощности нагрузки, сумматор, элементы сравнения, задатчики номинальных мощностей электроприемников, блоки разрешения включения с кнопками управления, входы датчиков мощностей ветрогенератора и дизель-генератора соединены с информационными выходами ветрогенератора и дизель-генератора соответственно, выходы подключены ко входам сумматора, выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика мощности нагрузки, который включен между шиной постоянного тока и входом инвертора, при этом выход инвертора соединен со входом распределительного устройства и образует шину переменного тока, распределительное устройство выполнено в виде коммутаторов, имеющих управляющие входы, которые подключены к выходам блоков разрешения включения, входы которых соединены с выходами элементов сравнения по числу электроприемников, первые входы элементов сравнения подключены к выходам задатчиков номинальных мощностей электроприемников, вторые входы подключены к выходу первого элемента сравнения.
RU2015124275/07A 2015-06-22 2015-06-22 Ветродизельная система автономного электроснабжения RU2588613C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015124275/07A RU2588613C1 (ru) 2015-06-22 2015-06-22 Ветродизельная система автономного электроснабжения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015124275/07A RU2588613C1 (ru) 2015-06-22 2015-06-22 Ветродизельная система автономного электроснабжения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2588613C1 true RU2588613C1 (ru) 2016-07-10

Family

ID=56370601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015124275/07A RU2588613C1 (ru) 2015-06-22 2015-06-22 Ветродизельная система автономного электроснабжения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2588613C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2638025C1 (ru) * 2017-01-10 2017-12-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Система автономного электроснабжения
RU2692083C1 (ru) * 2018-05-24 2019-06-21 Михаил Валерьевич Ероховец Устройство управления энергоснабжением для жилых домов, коммерческих и промышленных объектов с использованием сетевых, вспомогательных и возобновляемых источников электрической энергии и их комбинаций и способ интеллектуального управления подключением источников электроэнергии

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0046530A1 (de) * 1980-08-14 1982-03-03 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Verfahren und Vorrichtung zum optimalen Benutzen mindestens einer variablen, schwer beherrschbaren Energiequelle
RU45060U1 (ru) * 2004-11-23 2005-04-10 Томский политехнический университет Ветродизельная энергоустановка с бесперебойным питанием
RU2262790C1 (ru) * 2004-05-11 2005-10-20 Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Автономная система бесперебойного электроснабжения, использующая возобновляемый источник энергии
RU2452637C1 (ru) * 2010-11-08 2012-06-10 Николай Григорьевич Тупиков Мобильная система автономного электропитания

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0046530A1 (de) * 1980-08-14 1982-03-03 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Verfahren und Vorrichtung zum optimalen Benutzen mindestens einer variablen, schwer beherrschbaren Energiequelle
RU2262790C1 (ru) * 2004-05-11 2005-10-20 Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Автономная система бесперебойного электроснабжения, использующая возобновляемый источник энергии
RU45060U1 (ru) * 2004-11-23 2005-04-10 Томский политехнический университет Ветродизельная энергоустановка с бесперебойным питанием
RU2452637C1 (ru) * 2010-11-08 2012-06-10 Николай Григорьевич Тупиков Мобильная система автономного электропитания

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2638025C1 (ru) * 2017-01-10 2017-12-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Система автономного электроснабжения
RU2692083C1 (ru) * 2018-05-24 2019-06-21 Михаил Валерьевич Ероховец Устройство управления энергоснабжением для жилых домов, коммерческих и промышленных объектов с использованием сетевых, вспомогательных и возобновляемых источников электрической энергии и их комбинаций и способ интеллектуального управления подключением источников электроэнергии
WO2019226081A1 (ru) * 2018-05-24 2019-11-28 Erokhovets Mikhail Valerievich Устройство и способ интеллектуального управления подключением источников электроснабжения
US11031785B1 (en) 2018-05-24 2021-06-08 Mikhail Valerievich Erokhovets Device and method for intelligent control of power supply source connection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101260619B1 (ko) 전지 기반 발전기
JP5162043B1 (ja) 充電装置
EP2339714A2 (en) Energy storage system and method of controlling the same
US11936232B2 (en) Method and system for an AC battery
CN107533096B (zh) 检测能量存储和/或生成系统中的接地故障的系统
US20170373510A1 (en) Power control device, power control method, and power control system
KR101793579B1 (ko) 직류-교류 공통 모선형 하이브리드 전원 시스템
RU2447565C1 (ru) Способ автоматического включения резервного электропитания потребителей и устройство для его осуществления
CN107872065B (zh) 一种电网储能系统出力的控制方法及装置
JP5796213B2 (ja) 蓄電池制御システム
EP3309922B1 (en) Power storage system, power storage device, and operation method for power storage device
JP2022179781A (ja) 電力変換システム
RU2588613C1 (ru) Ветродизельная система автономного электроснабжения
JP2015198555A (ja) 電力制御方法、電力制御装置、及び電力制御システム
EP2797198A1 (en) Charging/discharging device and charging/discharging system using same
RU167946U1 (ru) Источник бесперебойного питания
CN109891705A (zh) 电力供给装置以及蓄电装置
US11418051B2 (en) Direct current power supplying system
JP7272190B2 (ja) 電力変換装置、系統連系システム
RU2726735C1 (ru) Система автономного электроснабжения с комбинированным накопителем энергии
RU137642U1 (ru) Система бесперебойного энергоснабжения
JP2016046872A (ja) バッテリシステムおよびその制御方法
RU2583002C1 (ru) Устройство вторичного электропитания с резервированием
RU2777898C1 (ru) Устройство бесперебойного электропитания
Van Duijsen et al. Control and Protection in Low Voltage DC Grids

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner