RU2680642C1 - Wind and sun plant of autonomous power supply - Google Patents
Wind and sun plant of autonomous power supply Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680642C1 RU2680642C1 RU2018103296A RU2018103296A RU2680642C1 RU 2680642 C1 RU2680642 C1 RU 2680642C1 RU 2018103296 A RU2018103296 A RU 2018103296A RU 2018103296 A RU2018103296 A RU 2018103296A RU 2680642 C1 RU2680642 C1 RU 2680642C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- wind
- voltage
- inverter
- batteries
- Prior art date
Links
- 240000005860 Portulaca grandiflora Species 0.000 title 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 19
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 8
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
- F03D9/11—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing electrical energy
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
- H02S10/12—Hybrid wind-PV energy systems
-
- 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
-
- 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
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Область, к которой относится изобретение.The field to which the invention relates.
Изобретение относится к области ветроэнергетики, гелиоэнергетики и электротехники, в частности к ветроэнергетическим и солнечным установкам и может быть использовано в автономных системах электроснабжения, использующим энергию ветра и солнца.The invention relates to the field of wind energy, solar energy and electrical engineering, in particular to wind energy and solar installations and can be used in stand-alone power supply systems using wind and solar energy.
Уровень техники.The level of technology.
Известна «Гелиоветростанция», содержащая центральный вертикальный ствол, солнечные батареи и ветродвигатели, к стволу через радиальные кронштейны прикреплен треугольник, в вершинах которого прикреплены оси, связанные с ветродвигателями (патент RU 2182674 С2 F03D3/00).The well-known "Solar power plant" containing a central vertical barrel, solar panels and wind turbines, a triangle is attached to the barrel through radial brackets, at the vertices of which are attached axes associated with wind motors (patent RU 2182674 C2 F03D3 / 00).
Ее недостаток - сложность и дороговизна конструкции, требующего сложного технического решения, связанного с использованием нескольких ветродвигателей, что приводит к необходимости использования нескольких генераторов электрической энергии и согласования их работы, солнечные батареи установлены стационарно и не имеется возможность их ориентации по солнцу, что снижает эффективность их использования, невозможность выработки электрической энергии при отсутствии ветра и в пасмурную погоду, громоздкость и металлоемкость конструкции.Its disadvantage is the complexity and high cost of the design, requiring a complex technical solution associated with the use of several wind motors, which leads to the need to use several generators of electric energy and coordinate their work, the solar panels are installed stationary and there is no possibility of their orientation in the sun, which reduces their efficiency use, the inability to generate electrical energy in the absence of wind and in cloudy weather, the bulkiness and metal consumption of the structure.
Известна «Автономная солнечная фотоэлектрическая установка», содержащая электрохимические суперконденсароты, аккумуляторные батареи, специальное устройство заряда, солнечную батарею, контроллер заряда-разрадя аккумуляторов, автономный инвертор напряжения, гибридный накопитель энергии, электронно-механический коммутатор с защитным диодом (патент RU 168497 U1 H02J 7/34).The well-known "Autonomous solar photovoltaic installation" containing electrochemical supercondensers, rechargeable batteries, a special charging device, a solar battery, a charge-discharging battery controller, a stand-alone voltage inverter, a hybrid energy storage device, an electronic-mechanical switch with a protective diode (patent RU 168497
Ее недостаток - сложность и дороговизна конструкции, требующей сложного технического решения, связанного с использованием электрохимических суперконденсаторов, имеющих низкую плотность энергии и высокий саморазряд, применением электронно-механического коммутатора, снижающего надежность системы автономного электроснабжения в целом, высокая стоимость в связи с необходимостью применения дорогостоящих элементов, таких как электрохимические суперконденсаторы, необходимостью обслуживания и ограниченным сроком службы аккумуляторных батарей, также в системе не предусмотрен резервный источник энергии, обеспечивающий потребителей электроэнергией в пасмурную погоду.Its disadvantage is the complexity and high cost of the design, requiring a complex technical solution associated with the use of electrochemical supercapacitors having a low energy density and high self-discharge, the use of an electronic-mechanical switch that reduces the reliability of the autonomous power supply system as a whole, and the high cost due to the need to use expensive elements such as electrochemical supercapacitors, the need for maintenance and the limited battery life Ataru, also in the system does not provide a backup power supply providing electricity to consumers in cloudy weather.
Известна «Автономная ветродизельэлектрическая установка», содержащая асинхронную электрическую машину с короткозамкнутой обмоткой ротора, ветродвигатель, автоматический выключатель, датчик частоты вращения ветродвигателя и автоматическую систему регулирования угла поворота лопастей, дизель-генераторную установку с синхронной электрической машиной и инерционным маховиком, управляемую разобщительную муфту, реле пуска и включения, регулятор мощности ДВС, балластную нагрузку с регулятором ее величины. Датчики активной мощности, задатчик максимальной мощности, реле, сумматоры, компараторы (RU 2174191 С1 F03D 9/00).The well-known "Autonomous wind-diesel electric installation" containing an asynchronous electric machine with a short-circuited rotor winding, a wind turbine, a circuit breaker, a rotational speed sensor of a wind turbine and an automatic system for controlling the angle of rotation of the blades, a diesel-generator set with a synchronous electric machine and an inertial flywheel, controlled by an uncoupling clutch, relay start and start, ICE power regulator, ballast load with a regulator of its magnitude. Active power sensors, maximum power master, relays, totalizers, comparators (RU 2174191
Ее недостаток - сложность и дороговизна конструкции, требующего сложного технического решения, связанного с использованием асинхронного генератора с короткозамкнутой обмоткой ротора, причем ротор асинхронного генератора напрямую соединен с валом ветродвигателя, что при уменьшении скорости ветра приведет к срыву генерации напряжения на его фазах, угловая скорость вращения ветродвигателя обычно меньше номинальной угловой скорости асинхронного генератора с короткозамкнутой обмоткой ротора, поэтому запуск асинхронного генератора будет затруднен при прямом соединении ротора и вала ветродвигателя, использование маховика увеличивает металлоемкость системы автономного электроснабжения и ее стоимость, требуются повышенные прочностные характеристики для узла с маховиком, использование системы автоматического регулирования угла поворота лопастей ветродвигателя снижает коэффициент использования энергии ветра, как ветродвигателем, так и системой автономного электроснабжения в целом, большое количество элементов системы, использование управляемой разобщительной муфтой, синхронной машины, как правило имеющей щеточный узел уменьшает надежности системы.Its disadvantage is the complexity and high cost of the design, requiring a complex technical solution associated with the use of an asynchronous generator with a short-circuited rotor winding, and the rotor of the asynchronous generator is directly connected to the wind turbine shaft, which, when the wind speed decreases, will interrupt the generation of voltage on its phases, the angular rotation speed a wind turbine is usually less than the nominal angular speed of an asynchronous generator with a short-circuited rotor winding, so starting an asynchronous generator will it is difficult for direct connection of the rotor and the wind turbine shaft, the use of a flywheel increases the metal consumption of an autonomous power supply system and its cost, requires increased strength characteristics for a node with a flywheel, the use of an automatic control system for the angle of rotation of the blades of a wind turbine reduces the utilization of wind energy, both the wind turbine and the system autonomous power supply in general, a large number of system elements, the use of controlled disconnect m ftoy, synchronous machine usually having a brush assembly reduces the reliability of the system.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту, принятая авторами за прототип является «Система для автономного электроснабжения потребителей», состоящая из ветроколеса, синхронного генератора, выпрямителя, реле напряжения, контактора, инвертора, стабилизатора, реле обратного тока, аккумуляторной батареи, блока формирования сигналов, диода, потребителя электроэнергии, токового реле, автономного источника питания, зарядного устройства, управляемого контактора, блока управления режимами работы источников питания (RU 2382900 F03D 9/02, Н02K 7/18, H02J 7/34).The closest in technical essence and the achieved positive effect adopted by the authors for the prototype is "System for Autonomous Power Supply to Consumers", consisting of a wind wheel, synchronous generator, rectifier, voltage relay, contactor, inverter, stabilizer, reverse current relay, battery, forming unit signals, diode, power consumer, current relay, autonomous power supply, charger, controlled contactor, control unit for operating modes of the source power supply (RU 2382900
Недостатком данного устройства является сложность и дороговизна конструкции, требующего сложного технического решения, связанного с использованием контактора, отключающего синхронный генератор от системы электроснабжения, что приводит к уменьшению коэффициента использования ветрового потока системой, использование диода, подающего напряжение от аккумуляторной батареи к инвертору приводит к постоянному отключению и подключению синхронного генератора в системе при близких уровнях напряжения на синхронном генераторе и аккумуляторной батарее, что негативно сказывается на работе инвертора и стабилизатора напряжения, не предусмотрено использование энергии солнца, что влечет за собой повышение уровня расхода органического топлива автономным источником питания, прямое соединение вала ветродвигателя и ротора синхронного генератора не позволяет произвести согласование их угловых скоростей вращения, отсутствие обгонной муфты между ветродвигателем и ротором синхронного генератора приводит к уменьшению энергетических показателей синхронного генератора при резком уменьшении скорости ветра. Раскрытие изобретения.The disadvantage of this device is the complexity and high cost of the design, requiring a complex technical solution associated with the use of a contactor disconnecting the synchronous generator from the power supply system, which reduces the utilization of the wind flow by the system, the use of a diode supplying voltage from the battery to the inverter leads to permanent shutdown and connecting a synchronous generator in the system at close voltage levels on the synchronous generator and the battery battery, which negatively affects the operation of the inverter and voltage stabilizer, it is not intended to use solar energy, which entails an increase in the level of organic fuel consumption by an independent power source, the direct connection of the wind turbine shaft and the synchronous generator rotor does not allow matching their angular rotational speeds, the absence of overrunning clutch between the wind turbine and the rotor of the synchronous generator leads to a decrease in the energy performance of the synchronous generator with a sharp decreasing wind speed. Disclosure of the invention.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение коэффициента использования ветрового потока за счет более полного использования выработанной энергии генератором электрической энергии, сокращение потребления органического топлива за счет использования энергии солнца, упрощение схемы электроснабжения за счет отказа от некоторых элементов прототипа, повышение надежности, энергоемкости, мощности, КПД ветросолнечной установки автономного электроснабжения за счет использования генератора электрической энергии, в качестве которого применен синхронный генератор с двухконтурной магнитной системой, использование гибких солнечных панелей позволяет создать из них концентратор солнечной энергии, что повышает коэффициент использования солнечной энергии.The technical result of the invention is to increase the utilization of the wind flow due to a more complete use of the generated energy by the electric energy generator, reduce the consumption of fossil fuels due to the use of solar energy, simplify the power supply scheme by refusing some elements of the prototype, increase reliability, energy intensity, power, efficiency wind-driven installation of autonomous power supply through the use of an electric energy generator , Which is applied as a synchronous generator with dual-magnet system, flexible use of solar panels enables to create one solar energy concentrator, which improves the utilization of solar energy.
Технический результат достигается с помощью ветросолнечной установки автономного электроснабжения, содержащей ветродвигатель, генератор электрической энергии, диодные мосты, инвертор, стабилизатор напряжения, систему управления, аккумуляторные батареи, солнечные панели, бензогенератор, реле, ветродвигатель механически соединен с мультипликатором, который через обгонную муфту механически соединен с генератором электрической энергии, являющимся синхронным генератором с двухконтурной магнитной системой, при этом первый диодный мост связан с инвертором, соединенным с стабилизатором напряжения, соединенным с реле обратного тока, подключенного к однофазной сети переменного напряжения, к которой подключена система управления, соединенная с инвертором, контроллером заряда аккумуляторных батарей, системой ориентации гибких солнечных панелей, управляющей устройством ориентации по солнцу, бензогенератором и реле, подключающим бензогенератор к однофазной сети переменного напряжения, при этом к контроллеру заряда аккумуляторных батарей подключены гибкие солнечные панели, контроллер заряда аккумуляторных батарей соединен с балластной нагрузкой в виде электрических нагревательных элементов и аккумуляторными батареями, причем второй диодный мост соединен с компаратором напряжения, имеющим петлю гистерезиса, выход которого соединен с системой управления и с базой силового транзистора, через который идет подключение аккумуляторных батарей к инвертору.The technical result is achieved by using a wind-driven autonomous power supply installation containing a wind turbine, an electric energy generator, diode bridges, an inverter, a voltage regulator, a control system, batteries, solar panels, a gas generator, a relay, a wind turbine is mechanically connected to a multiplier, which is mechanically connected through an overrunning clutch with an electric energy generator, which is a synchronous generator with a dual-circuit magnetic system, while the first diode mos connected to an inverter connected to a voltage stabilizer connected to a reverse current relay connected to a single-phase AC voltage network, to which a control system connected to an inverter, a battery charge controller, an orientation system for flexible solar panels, a solar orientation control device, a gas generator is connected and a relay connecting the gas generator to a single-phase AC voltage network, while flexible solar panels are connected to the battery charge controller ate, the battery charge controller is connected to the ballast load in the form of electric heating elements and batteries, the second diode bridge being connected to a voltage comparator having a hysteresis loop, the output of which is connected to the control system and to the base of the power transistor through which the batteries are connected to the inverter.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволила выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the features of the claimed invention, and a definition from the list of identified analogues the prototype as the closest in the totality of the features of the analogue revealed a set of essential in relation to what is seen by the applicant the technical result of the distinguishing features in the claimed object set forth in the claims.
Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.
На фиг.1 представлена структурная схема ветросолнечной установки автономного электроснабжения.Figure 1 presents the structural diagram of a wind-driven installation of autonomous power supply.
На фиг.2 представлена схема работы компаратора напряжения со встроенной петлей гистерезиса.Figure 2 presents the operation diagram of the voltage comparator with a built-in hysteresis loop.
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
Ветросолнечная установка автономного электроснабжения состоит из ветродвигателя 1, механически соединенного с мультипликатором 2, который через обгонную муфту 3 механически соединен с генератором 4 электрической энергии, являющимся синхронным генератором с двухконтурной магнитной системой, к которому подключены первый и второй диодные мосты 5 и 6, соответственно, при этом первый диодный мост 5 связан с инвертором 7, соединенным с стабилизатором 8 напряжения, соединенным с реле 9 обратного тока, подключенного к однофазной сети 10 переменного напряжения, к которой подключена система управления 11, соединенная с инвертором 7, с системой 12 ориентации солнечных батарей, управляемой устройством 13 ориентации по солнцу, на котором расположены гибкие солнечные панели 14 подключенные к контроллеру 15 заряда аккумуляторных батарей, который соединен с балластной нагрузкой 16, в виде электрических нагревательных элементов и аккумуляторными батареями 17, при чем второй диодный мост 6 соединен с компаратором 18 напряжения, имеющим петлю гистерезиса и выход которого соединен с системой 11 управления и с базой силового транзистора 19, через который идет подключение аккумуляторных батарей 17 к инвертору 7 напряжения, к системе 11 управления подсоединены бензогенератор 20 и реле 21 подключения бензогенератора 20 к однофазной сети 10 переменного напряжения, к однофазной сети 10 переменного напряжения подключены потребители 22 электрической энергии. Ветродвигатель 1 пропеллерного типа, генератор 4 электрической энергии, являющийся синхронным генератором с двухконтурной магнитной системой (заявка №2016152824/07(084656)), гибкие солнечные панели 14 с возможностью изгиба на определенный угол, что позволяет сконцентрировать солнечную энергию, в качестве балластной нагрузки 16 используется электрические нагревательные элементы, аккумуляторные батареи 17 применяют гелиевого типа, компаратор 18 напряжения со встроенной петлей гистерезиса.The wind-driven autonomous power supply installation consists of a wind turbine 1, mechanically connected to a multiplier 2, which through an overrunning clutch 3 is mechanically connected to an electric energy generator 4, which is a synchronous generator with a double-circuit magnetic system, to which the first and second diode bridges 5 and 6 are connected, respectively, wherein the first diode bridge 5 is connected to an inverter 7 connected to a voltage stabilizer 8 connected to a reverse current relay 9 connected to a single-phase alternating current network 10 the voltage to which the control system 11 is connected, connected to the inverter 7, with a solar orientation system 12 controlled by a solar orientation device 13 on which flexible solar panels 14 are connected to the battery charge controller 15, which is connected to the ballast load 16, in the form of electric heating elements and batteries 17, wherein the second diode bridge 6 is connected to a voltage comparator 18 having a hysteresis loop and the output of which is connected to the control system 11 and with the base of the power transistor 19, through which the batteries 17 are connected to the voltage inverter 7, a gas generator 20 and a relay 21 for connecting the gas generator 20 to a single-phase alternating voltage network 10 are connected to the control system 11, and consumers 22 of electric current are connected to the single-phase alternating voltage network 10 energy. Propeller
Ветросолнечная установка автономного электроснабжения работает следующим образом.Wind-driven installation of autonomous power supply works as follows.
В случае если скорость ветра, то есть мощность на валу ветродвигателя 1, достаточная для электроснабжения потребителей 22, то установка работает следующим образом. Вращающий момент от ветродвигателя 1 поступает на мультипликатор 2 и обгонную муфту 3, с которой передается генератору 4 электрической энергии, являющимся синхронным генератором с двухконтурной магнитной системой, генерируемое напряжение с генератора 4 электрической энергии поступает на первый диодный мост 5, с которого постоянное напряжение поступает на инвертор 7, преобразуется в переменное и поступает на стабилизатор 8 напряжения, с которого стабилизированное переменное напряжение через реле 9 обратного тока поступает в однофазную сеть 10 переменного напряжения, от которой производится электроснабжение стабилизированным переменным напряжением потребителей 22 электрической энергии, а также производится заряд аккумуляторных батарей 17 через контроллер 15 заряда аккумуляторных батарей, управляемый системой 11 управления. К контроллеру 15 заряда аккумуляторных батарей подключены гибкие солнечные панели 14, получаемая энергия с которых также используется для зарядки аккумуляторных батарей 17, в случае, если аккумуляторные батареи 17 полностью заряжены, то излишки электроэнергии, получаемые от гибких солнечных панелей 14 поступают на балластную нагрузку 16, тем самым предотвращая перезаряд аккумуляторных батарей 17. Гибкие солнечные панели 14 изогнуты под определенным углом, тем самым образуя концентратор солнечной энергии, позволяющий максимально преобразовывать энергию солнца в электроэнергию, гибкие солнечные панели 14 расположены в устройстве 13 ориентации по солнцу, которое в течение дня следит за солнцем и изменяет свое положения с целью максимальной концентрации солнечной энергии на поверхности гибких солнечных панелей 14.If the wind speed, that is, the power on the shaft of the
В случае, если скорость ветра не достаточная, то есть мощности на валу ветродвигателя 1 не достаточно для электроснабжения потребителей 22, установка работает следующим образом. Вращающий момент от ветродвигателя 1 поступает на мультипликатор 2 и обгонную муфту 3, с которой передается генератору 4 электрической энергии, а генерируемое напряжение с фаз (на фиг.1 не показан) генератора 4 электрической энергии поступает на второй диодный мост 6, с которого сигнал об уровне напряжения на фазах (на фиг.1 не показан) генератора 4 электрической энергии поступает на первый вход компаратора 18 напряжения, на второй вход компаратора 18 напряжения поступает сигнал об уровне напряжения на аккумуляторных батареях 17, если напряжение на фазах (на фиг. 1 не показан) генератора 4 электрической энергии больше напряжения на аккумуляторных батареях 17, то на выходе компаратора 18 напряжения будет логический ноль, и управляемый компаратором 18 напряжения силовой транзистор 19 будет закрыт, в случае, если напряжение на фазах (на фиг.1 не показан) генератора 4 электрической энергии меньше напряжения аккумуляторных батарей 17, то на выходе компаратора 18 напряжения появится логическая единица, при этом произойдет открытие перехода коллектор-эмиттер силового транзистора 19, напряжение с аккумуляторных батарей 17 через силовой транзистор 19 и напряжение с фаз (на фиг. 1 не показан) генератора 4 электрической энергии через диодный мост 5 одновременно поступит на инвертор 7 напряжения, таким образом, будет произведена одновременное электроснабжение потребителей 22 за счет энергии, вырабатываемой генератором 4 электрической энергии от ветродвигателя 1 и энергией, накопленной на аккумуляторных батареях 17. Преобразованное постоянное напряжение в переменное с помощью инвертора 7 напряжения поступает на стабилизатор 8 напряжения, и реле 9 обратного тока, затем в однофазную сеть 10 переменного напряжения. Сигнал с выхода компаратора 18 напряжения поступает в систему 11 управления, которая управляет работой контроллера 15 заряда аккумуляторных батарей, в случае логической единицы на выходе компаратора 18 напряжения производится отключение контроллера 15 заряда аккумуляторных батарей от однофазной сети 10 переменного напряжения и заряд аккумуляторных батарей 17 производится только от гибких солнечных панелей 14, в противном случае производится подключение контроллера 15 заряда аккумуляторных батарей к однофазной сети 10 переменного напряжения и заряд аккумуляторных батарей 17 производится как от однофазной сети 10 переменного напряжения, так и от гибких солнечных панелей 14 через контроллер 15 заряда аккумуляторных батарей. Компаратор 18 напряжения работает по алгоритму встроенной петли гистерезиса (фиг. 2), то есть подключение аккумуляторных батарей 17 производится при минимальном уровне напряжения (на фиг. 2 U1) в зависимости от мощности подключенных в данный момент потребителей 22 электрической энергии на фазах (на фиг. 1 не показан) генератора 4 электрической энергии, а отключение аккумуляторных баратеей 17 посредством силового транзистора 19 производится при более высоком уровне напряжения (на фиг. 2 U2) на фазах (на фиг. 1 не показан) генератора 4 электрической энергии, это позволяет избежать эффекта «дребезжания, залипания» при приблизительно одинаковых уровнях напряжения на фазах (на фиг. 1 не показан) генератора 4 электрической энергии и аккумуляторных батарей 17, что облегчает работу генератора 4 электрической энергии, контроллера 15 заряда аккумуляторных батарей.If the wind speed is not sufficient, that is, the power on the shaft of the
В случае, если ветра нет, то есть генератор 4 электрической энергии не вырабатывает электроэнергию, то установка работает следующим образом. На выходе компаратора 18 напряжения постоянно будет логическая единица, контроллер 15 заряда аккумуляторных батарей будет отключен от однофазной сети 10 переменного напряжения, заряд аккумуляторной батареи 17 будет производится за счет энергии, получаемой с гибких солнечных панелей 14. Силовой транзистор 19 в этом случае будет открыт и напряжение с аккумуляторных батарей 17 через переход коллектор-эммитер силового транзистора 19 подается на инвертор 7 напряжения, затем на стабилизатор 8 напряжения и реле 9 обратного тока, с которого стабилизированное переменное напряжение поступает в однофазную сеть 10 переменного напряжения.If there is no wind, that is, the
В случае, если ветра нет, то есть генератор 4 электрической энергии не вырабатывает электроэнергию, и аккумуляторные батареи 17 полностью разряжены, то установка работает следующим образом. При достижении минимального напряжения на аккумуляторных батареях 17 (разряде) сигнал об этом поступает в контроллер 15 заряда аккумуляторных батарей и затем в систему 11 управления. Система 11 управления подает сигнал запуска бензогенератору 20 и подключает его к однофазной сети 10 переменного напряжения при помощи реле 21, при этом контроллер 15 заряда аккумуляторных батарей подключается к однофазной сети 10 переменного напряжения и производится заряд аккумуляторных батарей 17 за счет энергии бензогенератора 20 и энергии, получаемой с гибких солнечных панелей 14, также с системы 11 управления поступает сигнал на базу силового транзистора 19 и принудительно закрывает его, тем самым отключая аккумуляторные батареи 17 от инвертора 7 напряжения. Работа бензогенератора 20 производится до полной зарядки аккумуляторных батарей 17, затем сигнал с системы 11 управления на базу силового транзистора 19 убирается, производится отключение бензогенератора 20 от однофазной сети 10 переменного напряжения и его остановка, далее установка работает в одном из режимов, описанном выше. В случае, если в данный промежуток времени появится ветер, то есть генератор 4 электрической начнет вырабатывать электрическую энергию, то возможна совместная работа генератора 4 электрической энергии и бензогенератора 20 для электроснабжения потребителей 22 электрической энергии, накопленной в аккумуляторных батареях 17, при этом будет экономиться топливо, не только за счет энергии, получаемой с гибких солнечных панелей 14, но и за счет энергии, получаемой от ветродвигателя 1.If there is no wind, that is, the
Результатом совокупности перечисленных элементов новизны обеспечивает повышение использования коэффициента ветрового потока за счет постоянного подключения генератора 4 электрической энергии в системе автономного электроснабжения, совместного использования энергии ветра и накопленной в аккумуляторных батареях 17 для электроснабжении потребителей 22 электрической энергии.The result of the totality of the listed novelty elements provides an increase in the use of the wind flow coefficient due to the constant connection of the
Применение гибких солнечных панелей 14, системы 12 ориентации солнечных батарей и устройством 13 ориентации по солнцу позволяет использовать энергию солнца, как для электроснабжения потребителей 22 электрической энергии, так и для экономии топлива для бензогенератора 20, увеличивает энергоемкость и мощность ветросолнечной установки автономного электроснабжения в целом.The use of flexible
Совместное использование энергии, получаемой с ветродвигателя 1, гибких солнечных панелей 14, бензогенератора 20 для электроснабжения потребителей 22 электрической энергии увеличивает КПД ветросолнечной установки автономного электроснабжения.Sharing the energy received from the
Использование компаратора 18 напряжения с силовым транзистором 19 позволяет оптимизировать работу, как генератора 4 электрической энергии и аккумуляторной батареи 17 с контроллером 15 заряда аккумуляторных батарей при их одновременной работе, так и ветросолнечной установки автономного электроснабжения в целом.The use of a
Введение в структурную схему мультипликатора 2 и обгонной муфты 3 позволяет согласовать обороты вращения вала ветродвигателя 1 и ротора генератора 4 электрической энергии.The introduction of the
Использование генератора 4 электрической энергии, являющего синхронным генератором с двухконтурной магнитной системой (заявка №2016152824/07(084656)), увеличивает надежность и мощность ветросолнечной установки автономного электроснабжения.The use of
Изготовлен опытный образец предлагаемого изобретения, в котором применен генератор 4 электрической энергии, являющийся синхронным генератором с двухконтурной магнитной системой (заявка №2016152824/07(084656)), позволивший увеличить мощность и надежность ветросолнечной установки автономного электроснабжения.A prototype of the present invention was made, in which an
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями обладает следующими преимуществами: достигается стабилизация выходных параметров системы автономного электроснабжения, повышение КПД, мощности, энергоемкости, надежности электроснабжения ветросолнечной установки автономного электроснабжения в целом, повышение коэффициента использования ветрового потока.The present invention, in comparison with the prototype and other known technical solutions, has the following advantages: stabilization of the output parameters of the autonomous power supply system, increased efficiency, power, energy intensity, power supply reliability of the wind-driven autonomous power supply system as a whole, increased utilization of the wind flow.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018103296A RU2680642C1 (en) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | Wind and sun plant of autonomous power supply |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018103296A RU2680642C1 (en) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | Wind and sun plant of autonomous power supply |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2680642C1 true RU2680642C1 (en) | 2019-02-25 |
Family
ID=65479215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018103296A RU2680642C1 (en) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | Wind and sun plant of autonomous power supply |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2680642C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU194675U1 (en) * | 2019-08-12 | 2019-12-18 | Андрей Владимирович Лушников | Money Dispenser |
RU2773678C1 (en) * | 2021-11-24 | 2022-06-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Protected from external influences power plant of autonomous power supply |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5225712A (en) * | 1991-02-01 | 1993-07-06 | U.S. Windpower, Inc. | Variable speed wind turbine with reduced power fluctuation and a static VAR mode of operation |
RU2287718C1 (en) * | 2005-05-18 | 2006-11-20 | ФГОУ ВПО "Челябинский государственный агроинженерный университет" | Wind-driven electric plant |
RU74171U1 (en) * | 2007-12-18 | 2008-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП") | INTEGRATED SOLAR WIND POWER INSTALLATION |
US8520345B2 (en) * | 2009-01-14 | 2013-08-27 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Protection circuit applied to wind power generation system employing double-fed induction generator |
RU2584057C1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-05-20 | Заур Исмаилович Ашурлы | System for autonomous power supply to electrical power consumers of tower mesh structure |
RU2616396C2 (en) * | 2015-09-24 | 2017-04-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория "Строй-Энерго" | Complex for the production of plant products |
RU2642442C1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-01-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Synchronous generator with two-circuit magnetic system |
-
2018
- 2018-01-29 RU RU2018103296A patent/RU2680642C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5225712A (en) * | 1991-02-01 | 1993-07-06 | U.S. Windpower, Inc. | Variable speed wind turbine with reduced power fluctuation and a static VAR mode of operation |
RU2287718C1 (en) * | 2005-05-18 | 2006-11-20 | ФГОУ ВПО "Челябинский государственный агроинженерный университет" | Wind-driven electric plant |
RU74171U1 (en) * | 2007-12-18 | 2008-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП") | INTEGRATED SOLAR WIND POWER INSTALLATION |
US8520345B2 (en) * | 2009-01-14 | 2013-08-27 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Protection circuit applied to wind power generation system employing double-fed induction generator |
RU2584057C1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-05-20 | Заур Исмаилович Ашурлы | System for autonomous power supply to electrical power consumers of tower mesh structure |
RU2616396C2 (en) * | 2015-09-24 | 2017-04-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория "Строй-Энерго" | Complex for the production of plant products |
RU2642442C1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-01-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Synchronous generator with two-circuit magnetic system |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU194675U1 (en) * | 2019-08-12 | 2019-12-18 | Андрей Владимирович Лушников | Money Dispenser |
RU2773678C1 (en) * | 2021-11-24 | 2022-06-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Protected from external influences power plant of autonomous power supply |
RU2805270C1 (en) * | 2023-02-16 | 2023-10-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Тюльганский электро механический завод" | Wind-solar power plant with energy storage |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9705357B2 (en) | Hybrid electric generator set | |
Valenciaga et al. | Power control of a solar/wind generation system without wind measurement: A passivity/sliding mode approach | |
Ahmed et al. | A stand-alone hybrid generation system combining solar photovoltaic and wind turbine with simple maximum power point tracking control | |
US4315163A (en) | Multipower electrical system for supplying electrical energy to a house or the like | |
RU2382900C1 (en) | System for autonomous power supply of loads | |
JP2015056942A (en) | Hybrid power generation system | |
CN103166220B (en) | A kind of off-grid type Stirling electric power system structure and control method | |
US20040155527A1 (en) | Distributed power generation, conversion, and storage system | |
Sabarimuthu et al. | Fast and integrated chargers for lithium ion batteries | |
WO2017164977A1 (en) | Power generation system having variable speed engine and method for cranking the variable speed engine | |
KR101644522B1 (en) | Power supply system of ac microgrid three phase | |
CN203627089U (en) | Electrically-driven starting system of force lifting type vertical-axis wind turbine generator set | |
CN118174330A (en) | Virtual synchronous control method of energy router | |
RU2680642C1 (en) | Wind and sun plant of autonomous power supply | |
US20030051476A1 (en) | Power system | |
Leuchter et al. | An interface converter of hybrid power sources with supercapacitors | |
Frack et al. | Control-strategy design for frequency control in autonomous smart microgrids | |
CN104539223A (en) | Domestic solar and wind energy power supply system | |
CN103615359A (en) | Electric drive starting system and method of lift-force-type perpendicular shaft wind turbine power generating set | |
RU2698864C1 (en) | Autonomous power supply system | |
RU2773678C1 (en) | Protected from external influences power plant of autonomous power supply | |
Malla et al. | Novel control scheme for PV-wind-battery based water pumping system driven by PMDC motor | |
RU2759192C1 (en) | Hybrid energy complex | |
CN101609998B (en) | Wind power generation and energy storage system | |
Sharma et al. | Grid to vehicle and vehicle to grid energy transfer using three-phase bidirectional AC-DC converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200130 |