RU2662791C1 - Local network with different energy sources inverter charging and discharge converter system - Google Patents
Local network with different energy sources inverter charging and discharge converter system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2662791C1 RU2662791C1 RU2017105492A RU2017105492A RU2662791C1 RU 2662791 C1 RU2662791 C1 RU 2662791C1 RU 2017105492 A RU2017105492 A RU 2017105492A RU 2017105492 A RU2017105492 A RU 2017105492A RU 2662791 C1 RU2662791 C1 RU 2662791C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- port
- network
- converter
- bus
- consumers
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
-
- 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
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области промышленной электроники и предназначено для построения систем гарантированного электропитания потребителей переменного и постоянного тока на основе инверторного зарядно-разрядного преобразовательного комплекса, объединяющего четыре источника электроэнергии (промышленная сеть переменного тока, массив фотоэлектрических преобразователей (далее ФЭП), генератор на газовом/бензиновом/дизельном топливе или ветрогенератор (далее генератор), аккумуляторная батарея (далее накопитель энергии НЭ)).The invention relates to the field of industrial electronics and is intended to build a guaranteed power supply system for AC and DC consumers based on an inverter charge-discharge converter complex that combines four sources of electricity (industrial AC network, an array of photoelectric converters (hereinafter FEP), a gas / gas generator / diesel fuel or wind generator (hereinafter referred to as generator), rechargeable battery (hereinafter referred to as NE energy storage device)).
Известен патент РФ №2503120 («Устройство на солнечных батареях», опубликованный 27.12.2013 Бюл. № 36), содержащее солнечный модуль, первый DC-DC преобразователь, аккумуляторную батарею, второй DC-DC преобразователь, контроллер и нагрузку. Недостатками данного устройства являются:Known RF patent No. 2503120 ("Solar-powered device", published on December 27, 2013 Bull. No. 36) containing a solar module, a first DC-DC converter, a battery, a second DC-DC converter, a controller and a load. The disadvantages of this device are:
1) применение двух преобразователей с последовательным включением, что приводит к низкому КПД, всей системы в целом;1) the use of two converters with series connection, which leads to low efficiency, the entire system as a whole;
2) отсутствие гальванической развязки во втором DC-DC преобразователе;2) the absence of galvanic isolation in the second DC-DC converter;
3) отсутствие связи с промышленной сетью или генератором с целью обеспечить заряд аккумуляторной батареи при плохих погодных условиях.3) lack of communication with the industrial network or generator in order to ensure the battery charge in bad weather conditions.
Известен патент РФ №2513547 («Статический обратимый преобразователь для питания потребителей переменного и постоянного тока», опубликованный 20.04.2014 Бюл. № 11), содержащий первый двунаправленный порт «входа-выхода» с подключаемой к нему аккумуляторной батареей, и второй двунаправленный порт «входа-выхода» на стороне питающей сети переменного тока. В инверторном режиме работы постоянный ток подается от аккумуляторной батареи на первый порт, а выход переменного тока снимается со второго порта. В выпрямительном режиме входное питание переменного тока подается на второй порт, а выход постоянного тока снимается с первого порта. Между портами включено звено высокой частоты и звено автономного инвертора промышленной частоты, последовательно соединенные между собой. Недостатками данного преобразователя являются:Known RF patent No. 2513547 ("Static reversible converter for powering AC and DC consumers, published 04/20/2014 Bull. No. 11), containing the first bidirectional port" input-output "with a battery connected to it, and the second bidirectional port" input-output ”on the side of the AC mains. In inverter operation mode, direct current is supplied from the battery to the first port, and the AC output is removed from the second port. In rectifier mode, AC input power is supplied to the second port, and DC output is removed from the first port. A high-frequency link and a link of an autonomous inverter of industrial frequency are connected between the ports, connected in series. The disadvantages of this converter are:
1) отсутствие средств отслеживания точки максимальной мощности, генерируемой ФЭП в применениях данного устройства в системах с возобновляемым источником энергии;1) the lack of tracking the point of maximum power generated by the solar cells in the applications of this device in systems with a renewable energy source;
2) отсутствие средств подключения генератора на газовом/бензиновом/ дизельном топливе или ветрогенератора;2) the lack of means to connect a gas / gasoline / diesel generator or wind generator;
3) в инверторном режиме в звене высокой частоты на стороне низкого напряжения присутствует значительной величины пульсация входного тока, что будет требовать применения на входе значительной величины фильтрующего емкостного фильтра.3) in the inverter mode, in the high frequency link on the low voltage side, there is a significant amount of ripple of the input current, which will require the use of a significant filter capacitive filter at the input.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является «Система накопления электрической энергии на базе аккумуляторных батарей и суперконденсатора с функцией улучшения качества сети» (патент РФ №2512880, опубликованный 10.04.2014 Бюл. № 10), содержащая аккумуляторные батареи с подключенным к ним двунаправленным инвертором, систему управления инверторами, систему управления системой накопления, контактор системы накопления, контактор сети переменного тока, сеть переменного тока, автономную нагрузку, батарею суперконденсаторов, двунаправленный инвертор суперконденсаторов, модуль предзаряда суперконденсаторов, двунаправленный инвертор сети постоянного тока, контактор сети постоянного тока, сеть постоянного тока, модуль контроля качества сети, систему управления активным восстановителем качества сети, тиристорный коммутатор компенсирующих конденсаторов, батарею компенсирующих конденсаторов. Closest to the proposed device in technical essence is the "Electric energy storage system based on rechargeable batteries and a supercapacitor with a function to improve the quality of the network" (RF patent No. 2512880, published on 04/10/2014 Bull. No. 10), containing batteries with bidirectional connected to them inverter, inverter control system, storage system control system, storage system contactor, AC mains contactor, AC mains, stand-alone load, supercondition battery sensors, bidirectional inverter of supercapacitors, supercharger precharge module, bidirectional DC inverter, DC contactor, DC network, network quality control module, active quality reducer control system, thyristor switch of compensating capacitors, compensating capacitor bank.
Недостатками данной системы являются:The disadvantages of this system are:
1) отсутствие средств отслеживания точки максимальной мощности при применении данной системы накопления с ФЭП; 1) the lack of means for tracking the maximum power point when using this accumulation system with solar cells;
2) отсутствие средств подключения генератора на газовом/бензиновом/ дизельном топливе или ветрогенератора;2) the lack of means to connect a gas / gasoline / diesel generator or wind generator;
3) дискретность величины компенсации реактивной мощности автономной нагрузки;3) the discreteness of the compensation value of the reactive power of the autonomous load;
4) отсутствие средств управления системой выравнивания напряжения на последовательно включенных ячейках накопителя электрической энергии;4) the lack of controls for the voltage equalization system in series-connected cells of the electric energy storage device;
5) отсутствие средств удаленного управления и мониторинга всей системы;5) lack of remote control and monitoring tools for the entire system;
6) для потребителей сети постоянного тока требуется двунаправленный инвертор, что для организации гальванической развязки сети постоянного тока от сети переменного тока будет требовать двух последовательно включенных преобразователей AC-DC и DC-DC, причем АС-DC должен быть выполнен с коррекцией коэффициента мощности, а высокочастотный DC-DC конвертор с гальванической развязкой. 6) for consumers of a direct current network, a bi-directional inverter is required, which for the organization of galvanic isolation of the direct current network from the alternating current network will require two AC-DC and DC-DC converters connected in series, moreover, AC-DC must be performed with power factor correction, and high-frequency DC-DC converter with isolation.
Целью изобретения является:The aim of the invention is:
1) снижение потребления электрической энергии от промышленной сети, за счет электрической энергии генерируемой ФЭП, генератором и наколенной в НЭ;1) reduction in the consumption of electric energy from the industrial network due to the electric energy generated by the photovoltaic generator, generator and injected into the NE;
2) повышение общего КПД и надежности гарантированной системы питания с разнородными источниками энергии;2) increasing the overall efficiency and reliability of the guaranteed power system with heterogeneous energy sources;
3) наименьшее количество требуемых преобразователей в системе гарантированного питания с разнородными источниками энергии;3) the smallest number of converters required in the guaranteed power system with heterogeneous energy sources;
4) повышение степени использования ФЭП за счет отдачи генерируемой ею мощности другим источникам и потребителям;4) increasing the degree of use of solar cells due to the return of the power generated by it to other sources and consumers;
5) существенное снижения уровня пульсации тока аккумуляторной батареи, что увеличит ресурс ее работоспособности;5) a significant reduction in the level of ripple current of the battery, which will increase the resource of its performance;
6) повышение пропускной способности и эффективности линии электропередачи промышленной сети переменного тока.6) increasing the throughput and efficiency of the power line of an industrial AC network.
Указанные цели достигаются за счет того, что:These goals are achieved due to the fact that:
1) обеспечивается синхронная работа преобразовательного комплекса параллельно с промышленной сетью переменного тока, ФЭП, генератора и НЭ, причем обмен энергией между НЭ и промышленной сетью переменного тока происходит в двух направления, от промышленной сети в НЭ и обратно;1) the synchronous operation of the conversion complex is ensured in parallel with the industrial AC network, photomultiplier, generator and NE, and the energy exchange between the NE and the industrial AC network occurs in two directions, from the industrial network to the NE and vice versa;
2) отслеживаются токи промышленной и локальной сети переменного тока и с учетом их характера, происходит суммирование потоков активной мощности, потоков реактивной мощности в двух направлениях от сети переменного тока к внутренней шине постоянного тока и обратно;2) the currents of the industrial and local AC network are monitored and taking into account their nature, the flows of active power and reactive power flows in two directions from the AC network to the internal DC bus and vice versa;
3) в звене высокой частоты на одном вентильном комплекте реализуется одновременно несколько функций: повышение низкого напряжения накопителя электрической энергии до необходимого уровня напряжения шины постоянного тока, отбор мощности с отслеживанием точки максимальной мощности от ФЭП и передача ее в нагрузку или НЭ, регулирование процессов заряда и регулирование двунаправленного потока энергии между внутренней шиной постоянного тока и накопителем энергии.3) in the high-frequency link on one valve set, several functions are simultaneously implemented: increasing the low voltage of the electric energy storage device to the required DC bus voltage level, taking power with tracking the point of maximum power from the photomultiplier and transferring it to the load or NE, regulating the charge processes and regulation of bi-directional energy flow between the internal DC bus and the energy storage.
Преобразовательный комплекс обеспечивает следующие функции:The conversion complex provides the following functions:
1) отслеживание отклонения качества энергии в промышленной сети от установленных параметров с последующим приоритетом выдачи энергии, генерируемой ФЭП, генератором и запасенной в НЭ в локальные сети потребителей переменного и постоянного тока;1) tracking the deviation of the energy quality in the industrial network from the set parameters with the subsequent priority of issuing the energy generated by the photomultiplier, the generator and stored in the NE in the local networks of AC and DC consumers;
2) сглаживание пиков потребления и уменьшение величины электрической энергии, потребляемой от промышленной сети переменного тока, за счет энергии генерируемой ФЭП, генератором и накопленной в НЭ;2) smoothing the consumption peaks and reducing the amount of electric energy consumed from the industrial AC network, due to the energy generated by the photomultiplier, generator and accumulated in the NE;
3) регулировку процессов заряда и разряда НЭ, управление системой выравнивания напряжения на последовательно включенных ячейках НЭ;3) adjustment of the processes of charge and discharge of NEs, control of a voltage equalization system for series-connected NE cells;
4) отслеживание максимальной мощности, генерируемой массивом ФЭП;4) tracking the maximum power generated by the solar array;
5) отбор энергии от генератора с коэффициентом мощности близким к единице, в диапазоне выходной частоты генератора 10 – 100 Гц и слежением за максимальной отбираемой мощностью, что позволяет применять в системе генератор на углеводородном топливе с нестабильными параметрами энергии или ветрогенератор;5) energy extraction from the generator with a power factor close to unity, in the range of the generator output frequency of 10 - 100 Hz and tracking the maximum power taken, which allows the use of a hydrocarbon fuel generator with unstable energy parameters or a wind generator in the system;
6) отслеживание фазового сдвига между током и напряжением цепи «промышленная сеть – локальная сеть потребителей» и по необходимости компенсацию реактивной мощности потребителей с целью повышения качества энергии в промышленной сети.6) monitoring the phase shift between the current and voltage of the circuit "industrial network - local network of consumers" and, if necessary, compensation of reactive power of consumers in order to improve the quality of energy in the industrial network.
Предлагаемое изобретение поясняется следующим чертежом, на котором дана система гарантированного энергоснабжения локальной сети потребителей переменного и постоянного тока на основе инверторного зарядно-разрядного преобразовательного комплекса.The invention is illustrated by the following drawing, which shows a system of guaranteed power supply of a local network of AC and DC consumers based on an inverter charging-discharge converter complex.
Позициями на чертеже обозначены: 1 – промышленная сеть переменного тока, 2 – генератор на газовом/бензиновом/дизельном топливе или ветрогенератор, 3 – массив фотоэлектрических преобразователей, 4 – накопитель электрической энергии с системой выравнивания напряжения (СВН) 4/1 на последовательно включенных ячейках накопительных элементов, 5 – инверторный зарядно-разрядный преобразовательный комплекс, 6 – локальная сеть переменного тока, 7 – потребители переменного тока, 8 – локальная сеть постоянного тока, 9 – потребители постоянного тока, 10 - активный выпрямитель с системой управления 10/1, 11 – трехпортовый двунаправленный высокочастотный DC-DC конвертор с системой управления 11/1, 12 – двунаправленный AC-DC инвертор промышленной частоты с системой управления 12/1, 13 – распределительное устройство электроэнергии, 14 – двухпортовый высокочастотный DC-DC конвертор с системой управления 14/1, 15 – контактор сети постоянного тока, 16 – управляющий контроллер, 17 – внутренняя шина постоянного тока, 18 – информационно управляющая шина, 19 – порт подключения генератора, 20 – порт подключения массива фотоэлектрических преобразователей, 21.1 и 21,2 – порты подключения накопителя электрической энергии, 22 – порт подключения шины управления внешними устройствами, 23 – порт подключения преобразовательного комплекса по интерфейсу Ethernet, 24 – порт подключения локальной сети постоянного тока, 25 – порт подключения локальной сети переменного тока, 26 – порт подключения промышленной сети переменного тока, 27 – система автоматическго пуска генератора, 28 – шина управления распределительным устройством электроэнергии 13The positions in the drawing indicate: 1 - industrial AC network, 2 - gas / gas / diesel fuel generator or wind generator, 3 - array of photovoltaic converters, 4 - electric energy storage with voltage equalization system (VHF) 4/1 on cells connected in series storage elements, 5 - inverter charging-discharge conversion complex, 6 - local AC network, 7 - AC consumers, 8 - local DC network, 9 - DC consumers 10 - an active rectifier with a
Предлагаемый инверторный зарядно-разрядный преобразовательный комплекс 5 содержит средства подключения:The proposed inverter charge-discharge conversion complex 5 contains a means of connection:
• порт «входа» постоянного тока 20 плюсового вывода массива ФЭП 3. Минусовой вывод массива ФЭП 3 объединен с минусовым выводом НЭ 4;•
• порты «входов/выходов» постоянного тока положительного 21.1 и отрицательтного 21.2 выводов накопителя электрической энергии 4;• ports of “inputs / outputs” of direct current of positive 21.1 and negative 21.2 conclusions of electric energy storage device 4;
• порт «входа» переменного тока 19 генератора 2 с системой автоматического пуска или ветрогенератора;• “input” port of
• двунаправленный порт переменного тока 26 для подключения промышленной сети переменного тока 1. Промышленная сеть может отсутствовать совсем, тогда преобразовательный комплекс будет работать в автономном режиме;• bi-directional
• двунаправленный порт 25 с подключенными потребителями переменного тока 7, образующими свою локальную сеть переменного тока 6;•
• порт «выхода» постоянного тока 24 с подключенными потребителями 9, образующими свою локальную сеть постоянного тока 8;•
• порт «ввода/вывода» 22 для управления внешними устройствами;• “I / O”
• порт 23 информационно – управляющий по интерфейсу Ethernet, для объединения преобразовательных комплексов в локальную сеть или соединения с глобальной сетью Internet.• port 23, information and control via the Ethernet interface, for combining converting complexes into a local network or connecting to the global Internet.
Инверторный зарядно – разрядный преобразовательный комплекс 5, включает: преобразователи 10, 11, 12, 14, объединенные шиной постоянного тока 17 и распределительное устройство электроэнергии 13, которые управляются от одного управляющего контроллера 16 по информационно управляющей шине 18.The inverter charging and discharging converter complex 5 includes:
Преобразователь 10 подключен своим «входом» 10.1 к порту 19, а своим «выходом» 10.2 соединен с шиной постоянного тока 17. Преобразователь 11 своим «входом» 11.1 подключен к порту 20, своими «входами /выходами» 11.2 и 11.3 подключен к портам 21.1 и 21.2 соответственно, а своим «входом/выходом» 11.4 подключен к шине постоянного тока 17. Преобразователь 12 своим «входом/выходом» 12.1 подключен к шине постоянного тока 17, а своим «входом/выходом» 12.2 подключен к входу 13.1 распределительного устройства электроэнергии 13 Распределительное устройство 13 своим «входом/выходом» 13.2 подключено к порту 26, а своим «входом/выходом» 13.3 подключено к порту 25. Преобразователь 14 через «вход» 14.1 подключен к шине постоянного тока 17, а своим «выходом» 14.2 подключен к контактору сети постоянного тока 15. Контактор сети постоянного тока 15 своим «выходом» 15.2 подключен через порт 24, к локальной сети постоянного тока 8. Управляющий контроллер 16 объединяет по информационной шине 18 все преобразователи, и через порт 22 обеспечивает управления системой автоматического пуска 27 генератора и системой выравнивания напряжения 4/1 (СВН) на последовательно выключенных ячейка накопителя энергии 4, а через порт 23 обеспечивает связь с операторами через локальную сеть или глобальную сеть Internet.
Преобразователь 10 представляет собой синхронный полууправляемый выпрямительный мост с антипараллельными диодами. Преобразователь 10 и его система управления 10/1 обеспечивает формирование тока таким образом, чтобы он по форме и фазе совпадал с напряжением, поступающим от генератора 2, его выпрямлением со стабилизацией напряжения на шине постоянного тока 17, вследствие чего поддерживается высокий коэффициент мощности по входу порта 19, причем выходная частота напряжения генератора 2 может меняться в пределах от 10 до 100 Гц. В систему управления 10/1 преобразователя 10 встроена функция контроля отбора мощности со слежением за точкой максимальной мощности, что позволяет заменять генератор на углеводородном топливе на ветрогенератор.Converter 10 is a synchronous semi-controlled rectifier bridge with antiparallel diodes. The
Преобразователь 11 представляет собой мостовой двунаправленный высокочастотный инвертор, управляемый по методу широтно-импульсного и фазового регулирования, благодаря чему достигается стабилизация трех напряжений одновременно: напряжение накопителя электрической энергии 4, напряжение ФЭП 3, соответствующее точке максимальной мощности и напряжение внутренней шины постоянного тока 17 The
Преобразователь 11 может иметь 4 направления потока энергии:
1) от накопителя энергии 4 во внутреннюю шину постоянного тока 17, энергия ФЭП 3 отсутствует. Режим характерен для ночного времени суток;1) from the energy storage 4 to the
2) в накопитель энергии 4 от внутренней шины постоянного тока 17, энергия ФЭП 3 отсутствует. Режим характерен в пасмурную погоду или когда НЭ 4 разряжен;2) in the energy storage 4 from the
3) от накопителя энергии 4 к внутренней шине постоянного тока 17 с добавлением энергии ФЭП 3. Режим характерен в период покрытия пиковой нагрузки потребителей переменного и постоянного тока;3) from energy storage 4 to the
4) в накопитель энергии 4 и к внутренней шине постоянного тока 17. Питание потребителей 7, 9 происходит только от ФЭП 3. Режим характерен в период низкой нагрузки потребителей переменного и постоянного тока.4) to the energy storage device 4 and to the
Преобразователь 12 представляет собой двунаправленный мостовой инвертор промышленной частоты, управляемый импульсами, модулированными по синусоидальному закону, что позволяет регулировать поток активной и реактивной мощности в сеть переменного тока потребителей. Преобразователь 12 работает в двух режимах – инверторном и выпрямительном. В инверторном режиме преобразователь 12 преобразует напряжение внутренней шины постоянного тока 17 в переменное напряжение, синхронизированное по частоте, фазе и амплитуде с напряжением промышленной сети. В выпрямительном режиме преобразует переменное напряжение промышленной сети, поступающее через распределительное устройство 13, в постоянное стабилизированное напряжение внутренней шины постоянного тока 17. The
Преобразователь 14 представляет собой мостовой высокочастотный DC-DC конвертор, управляемый по методу фазового сдвига, и преобразует уровень напряжения внутренней шины постоянного тока 17 до необходимого уровня потребителей 9 сети постоянного тока 8 с режимами стабилизации напряжения и ограничения тока. Преобразователь 14 обеспечивает гальваническую развязку потребителей 9 сети постоянного тока 8 от шины постоянного тока 17.
Распределительное устройство электроэнергии 13 содержит средства коммутации и комплекс датчиков тока и напряжения сетей переменного тока 1 и 6, причем измеренные величины передаются в систему управления 12/1 преобразователя 12 Распределительное устройство электроэнергии 13 включает в себя модуль контроля качества сети, контактор сети переменного тока и контактор системы накопления.The
Управляющий контроллер 16 преобразовательного комплекса 5 представляет собой микроконтроллер и реализует сбор и хранение информации о токах, напряжениях, аварийных ситуациях в системе и задание уставок стабилизации параметров каждого преобразовательного узла, а так же передачу и принятие данных от операторов управления через порт 23. The
Инверторный зарядно-разрядный преобразовательный комплекс 5 работает в следующих режимах:The invertor charge-discharge conversion complex 5 operates in the following modes:
1. Дежурный режим1. Standby
При подаче напряжения на вход порта 26 происходит трансляция промышленной сети переменного тока 1 через распределительное устройство 13 к потребителям 7. Потребители 9 получают энергию от промышленной сети 1, а так же ФЭП 3 и НЭ 4 через преобразователь 11, шину постоянного тока 17, DC-DC конвертор 14, контактор сети постоянного тока 15 и локальную сеть постоянного тока 8. Кроме того в этом режиме происходит отслеживание напряжения промышленной сети 1 и в случае его пропадания или выхода за установленные допустимые пределы, преобразователь 12 меняет направления потока энергии, и потребители 7 сети переменного тока 6 начинают получать энергию от источников 3, и 4. Система управления 12/1 преобразователя 12 одновременно сообщает об аварийном режиме управляющему контроллеру 16, который исходя, из величины энергии, поступающей от ФЭП 3 и наколенной энергии в НЭ 4, может, в случае необходимости, дополнительно запустить генератор 2 оснащенный системой автоматического пуска 27 (САП). В штатном режиме, когда промышленная сеть переменного тока 1 присутствует и напряжения потребителей находится в допустимых пределах, при наличии напряжения на ФЭП 3, преобразователь 11 осуществляет непрерывно подпитку НЭ 4, восполняя потери энергии на саморазряд.When voltage is applied to the input of
2. Режим передачи потоков активной и реактивной мощности 2. The mode of transmission of flows of active and reactive power
В режиме передачи активной мощности система управления 12/1 преобразователя 12 всегда отслеживает величину мощности, отбираемой от промышленной сети 1 и мощность, потребляемую потребителями 7. В период пикового потребления или превышения разрешенной пороговой мощности, передаваемой от промышленной сети в сеть переменного тока 6 преобразователем 12 вводится, по определённому алгоритму, дополнительный поток активной мощности (автоматически, либо по команде оператора), компенсируя разницу между необходимым и разрешённым уровнями потребления мощности от промышленной сети переменного тока 1 за счет источников 3, 4 и 2. Выбор приоритетного источника энергии можно задать с помощью программы управления и мониторинга преобразовательного комплекса через управляющий контроллер 16. Кроме того в программе управления можно задавать режимы с разрешением или запретом передачи энергии в промышленную сеть переменного тока 1. При установленном статусе запрета отдачи энергии в промышленную сеть переменного тока 1 и снижении мощности, потребляемой нагрузкой 7, генерируемая преобразователем 12 мощность тоже будет снижаться, вплоть до нулевого значения. Таким образом, преобразовательный комплекс позволяет снизить потребление активной мощности от промышленной сети.In the active power transmission mode, the
В режиме передачи реактивной мощности система управления 12/1 анализирует реактивную составляющую тока потребителей 7 и промышленной сети 1. В случае превышения установленного порога реактивной мощности в линии электропередачи промышленной сети, система управления 12/1 переводит преобразователь 12 в режим генерации компенсационного потока реактивной мощности такой величины, которая приведет к снижению реактивной составляющего тока в промышленной сети переменного тока 1 вплоть до нулевого значения или предельно допустимого уровня. С учетом того, что в выходных цепях преобразователей 10, 11, 12 и входной цепи преобразователя 14 установлены емкости значительной величины, которые объединены шиной постоянного тока 17, накопительные элементы не нагружаются короткими циклами заряда-разряда, что существенно увеличит срок работоспособности НЭ 4.In the mode of reactive power transmission,
Режим добавления активной мощности может совместно работать с режимом компенсации реактивной мощности, при условии что ток, необходимый для отдачи мощности в сеть, меньше, чем максимальный выходной ток преобразователя 12.The mode of adding active power can work in conjunction with the mode of reactive power compensation, provided that the current required to transfer power to the network is less than the maximum output current of the
3. Инверторный режим. 3. Inverter mode.
В этом режиме, предполагается, что промышленная сеть 1 отсутствует совсем или не удовлетворяет требованиям потребителей 7 и 9. Потребители 7 и 9 сети переменного и постоянного тока получают питание от ФЭП 3, генератора 2 или НЭ 4, через двунаправленные преобразователи 10, 11, 12 и 14 соответственно. В этом случае выдаваемая в нагрузку мощность будет ограниченна максимальными значениями токов, установленными в преобразователях 12 и 14.In this mode, it is assumed that the
4. Выпрямительный режим c зарядом накопителей электрической энергии4. Rectifying mode with a charge of electric energy storage
Потребители 7 сети переменного тока 6 получают питание от промышленной сети переменного тока 1, а потребители постоянного тока 9 через преобразователи 12 и 14. В этом режиме разрешен заряд НЭ 4 от промышленной сети переменного тока 1. В случае, если генератор 2 подает напряжение на порт 19 и ФЭП 3 генерируют энергию, то зарядный ток НЭ 4 через преобразователь 11 будет, распределяется от источников 3, 2 и 1, при этом приоритетным источником будет ФЭП 3.
Таким образом, преобразовательный комплекс 5 позволяет в условиях дефицита выделенной мощности и перегруженности подводящей линии промышленной сети 1, сократить дефицит энергии за счет источников 3, 4 и 2, повысить пропускную способность и эффективность линии электропередачи промышленной сети переменного тока 1. Кроме того, преобразовательный комплекс 5 исключает применение отдельного зарядного устройства накопителя электрической энергии от фотоэлектрического преобразователя с функцией отслеживания точки максимальной мощности и двух зарядных устройств от источников переменного тока – промышленной сети и генератора, которые необходимо применять в существующих системах накопления электрической энергии.Thus, the conversion complex 5 allows under the conditions of a shortage of allocated power and congestion in the supply line of the
Claims (1)
Инверторный зарядно-разрядный преобразовательный комплекс с разнородными источниками энергии для питания потребителей переменного и постоянного тока, содержащий двунаправленный двухпортовый инвертор, первый порт которого подключен к блоку аккумуляторных батарей, а второй порт соединен с шиной переменного тока, распределительное устройство, содержащее контактор системы накопления, контактор сети переменного тока, модуль качества сети, контактор сети постоянного тока, сеть потребителей постоянного тока, автономную нагрузку, отличающийся тем, что дополнительно введены первый двунаправленный трехпортовый высокочастотный DC-DC конвертор с блоком управления и гальванической развязкой портов, активный выпрямитель со своим блоком управления, второй двухпортовый высокочастотный DC-DC конвертор с блоком управления и гальванической развязкой портов, управляющий контроллер, информационно-управляющая шина, внутренняя шина постоянного тока, причем первый DC-DC конвертор через свой первый порт соединен с массивом фотоэлектрических преобразователей, через второй порт подключен с массивом накопителей электрической энергии, а через третий порт соединен с внутренней шиной постоянного тока, второй DC-DC конвертор через свой первый порт подключен к внутренней шине постоянного тока, вторым портом через контактор сети постоянного тока соединен с выходной сетью постоянного тока, двунаправленный инвертор через свой первый порт подключен к внутренней шине постоянного тока, второй порт инвертора соединен с первым портом распределительного устройства электроэнергии, второй и третий порт которого соединен соответственно с промышленной сетью переменного тока и выходной сетью переменного тока потребителей, первый порт управляющего контроллера соединен с информационно-управляющей шиной, которая подключена к блокам управления активного выпрямителя, двунаправленного трехпортового DC-DC конвертора, двунаправленного двухпортового инвертора, двухпортового высокочастотного DC-DC конвертора, второй порт управляющего контроллера подключен к входам управления системой активного выравнивания напряжения на последовательно включенных ячейках накопителя электрической энергии и системой автоматического пуска генератора, а через третий порт осуществляется подключение по интерфейсу Ethernet.
An inverter charging-discharge converting complex with dissimilar energy sources for supplying AC and DC consumers, containing a bi-directional two-port inverter, the first port of which is connected to the battery pack, and the second port is connected to the AC bus, a switchgear containing an accumulator contactor, a contactor AC networks, network quality module, DC network contactor, DC consumers network, autonomous load, distinguish which additionally introduces the first bi-directional three-port high-frequency DC-DC converter with a control unit and galvanic isolation of ports, an active rectifier with its own control unit, the second two-port high-frequency DC-DC converter with a control unit and galvanic isolation of ports, a control controller, information and control bus, internal DC bus, and the first DC-DC converter through its first port is connected to an array of photoelectric converters, through the second port is connected with an array of electric energy storage devices, and through the third port it is connected to the internal DC bus, the second DC-DC converter through its first port is connected to the internal DC bus, the second port is connected to the DC output network through the DC network contactor, the bi-directional inverter through its first port is connected to the internal DC bus, the second port of the inverter is connected to the first port of the power switchgear, the second and third port of which are connected respectively with industrial AC network and AC output network of consumers, the first port of the control controller is connected to the information and control bus, which is connected to the control units of the active rectifier, bi-directional three-port DC-DC converter, bi-directional two-port inverter, two-port high-frequency DC-DC converter, the second the port of the control controller is connected to the control inputs of the active voltage equalization system in series-connected cells of the electronic storage device cal energy and automatic generator starting system, and through the third port is an Ethernet interface connection.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017105492A RU2662791C1 (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Local network with different energy sources inverter charging and discharge converter system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017105492A RU2662791C1 (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Local network with different energy sources inverter charging and discharge converter system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2662791C1 true RU2662791C1 (en) | 2018-07-31 |
Family
ID=63142432
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017105492A RU2662791C1 (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Local network with different energy sources inverter charging and discharge converter system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2662791C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109193661A (en) * | 2018-11-05 | 2019-01-11 | 武汉大学 | A kind of high-quality distribution system of alternating current-direct current mixing based on multiterminal flexible interconnection technology |
RU2737616C1 (en) * | 2020-05-06 | 2020-12-01 | Общество с ограниченной ответственностью «Системы накопления энергии» | Energy accumulation and distribution system and method of its operation |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101340099B (en) * | 2008-08-28 | 2011-06-01 | 国网武汉高压研究院 | Super capacitor and accumulator hybrid energy-storing series type dynamic voltage restorer |
RU2512880C2 (en) * | 2012-08-16 | 2014-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Системы Постоянного Тока" | Electric energy accumulation system based on accumulator batteries and supercapacitor with network enhancement function |
RU2513547C1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Гамем" (ООО Гамем") | Static reversible converter for power supply of alternating and direct-current consumers |
-
2017
- 2017-02-21 RU RU2017105492A patent/RU2662791C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101340099B (en) * | 2008-08-28 | 2011-06-01 | 国网武汉高压研究院 | Super capacitor and accumulator hybrid energy-storing series type dynamic voltage restorer |
RU2512880C2 (en) * | 2012-08-16 | 2014-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Системы Постоянного Тока" | Electric energy accumulation system based on accumulator batteries and supercapacitor with network enhancement function |
RU2513547C1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Гамем" (ООО Гамем") | Static reversible converter for power supply of alternating and direct-current consumers |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109193661A (en) * | 2018-11-05 | 2019-01-11 | 武汉大学 | A kind of high-quality distribution system of alternating current-direct current mixing based on multiterminal flexible interconnection technology |
RU2737616C1 (en) * | 2020-05-06 | 2020-12-01 | Общество с ограниченной ответственностью «Системы накопления энергии» | Energy accumulation and distribution system and method of its operation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bharath et al. | A review on DC microgrid control techniques, applications and trends | |
KR101146670B1 (en) | Energy management system and method for controlling thereof | |
KR102400502B1 (en) | Energy storage system | |
KR101156536B1 (en) | A energy storage system, and a method for controlling the same | |
TWI472121B (en) | Discharge control apparatus and discharge control method | |
RU2512880C2 (en) | Electric energy accumulation system based on accumulator batteries and supercapacitor with network enhancement function | |
CN110556856B (en) | Communication-independent multi-mode electric energy router and seamless switching control method thereof | |
Kim et al. | Operation and control strategy of a new hybrid ESS-UPS system | |
KR20130099022A (en) | Power conversion system for energy storage system and controlling method of the same | |
JP2011135763A (en) | Energy storage system and method of controlling the same | |
KR101319959B1 (en) | Hybrid energy storage system | |
US11139675B2 (en) | Hybrid energy storage system | |
CN109888845B (en) | AC/DC hybrid micro-grid | |
KR20150106694A (en) | Energy storage system and method for driving the same | |
JP4566658B2 (en) | Power supply | |
RU2662791C1 (en) | Local network with different energy sources inverter charging and discharge converter system | |
KR101764651B1 (en) | Power applying apparatus and method for controlling connecting photovoltaic power generating apparatus | |
CN106026174B (en) | A kind of grid-connected photovoltaic system with intelligent power dividing function | |
Xu et al. | Energy management and control strategy for DC micro-grid in data center | |
CN107749633A (en) | A kind of distributing energy management strategies of the distributed generation system containing energy storage | |
KR20140013553A (en) | Hybrid photovoltaic system | |
CN113410904B (en) | Multi-module parallel emergency power supply and control method | |
JP4337687B2 (en) | Power supply | |
CN205724935U (en) | A kind of grid-connected photovoltaic system with intelligent power dividing function | |
JP4569223B2 (en) | Power supply |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190222 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200706 |