RU2812745C1 - Method for regulating voltage of autonomous power supply system - Google Patents

Method for regulating voltage of autonomous power supply system Download PDF

Info

Publication number
RU2812745C1
RU2812745C1 RU2022130892A RU2022130892A RU2812745C1 RU 2812745 C1 RU2812745 C1 RU 2812745C1 RU 2022130892 A RU2022130892 A RU 2022130892A RU 2022130892 A RU2022130892 A RU 2022130892A RU 2812745 C1 RU2812745 C1 RU 2812745C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
generator
mode
electrical
maximum
Prior art date
Application number
RU2022130892A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Егорович Чернов
Андрей Анатольевич Блащук
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ
Application granted granted Critical
Publication of RU2812745C1 publication Critical patent/RU2812745C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention can be used in autonomous power supply systems with several diesel generator sets operating alternately, a battery pack connected in parallel to them, serving as a backup source of electrical energy and with a changing electrical load. According to the method, the voltage in the network is measured and compared with threshold values. When the voltage decreases below the first specified threshold value, the regulating device, if it was in a different mode, is switched to the mode of maintaining the maximum voltage of the generator, and subsequently the regulating device is switched to the mode of maintaining the minimum voltage of the generator, the generator control device is switched to the mode of maintaining the maximum voltage of the generator when the voltage in the electrical network drops below the first threshold value, which is measured when the maximum electrical load is turned on and the generator is disconnected from the electrical network, the maximum voltage is maintained until the next voltage measurement, when the voltage in the electrical network is exceeded network of the second threshold value, which is greater than the first voltage in the electrical network, which is measured when the maximum electrical load is turned on and the generator is disconnected from the electrical network, the generator regulating device is switched to the mode of maintaining the minimum voltage of the generator and is kept in this mode until the next voltage measurement.
EFFECT: increased service life of the battery.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автономного электроснабжения с несколькими дизель-генераторными установками, работающими попеременно, включенной параллельно дизель-генераторным установкам блоком аккумуляторных батарей, выполняющем функцию резервного источника электрической энергии и изменяющейся электрической нагрузкой в различных режимах и условиях эксплуатации. Каждый из режимов эксплуатации характеризуется следующими параметрами: мощностью включенных электропотребителей, температурой электролита и степенью заряженности аккумуляторной батареи. При этом в различных режимах эксплуатации эти параметры существенно отличаются друг от друга, а режим заряда аккумуляторной батареи (величина напряжения при заряде) во многом определяется этими параметрами.The invention relates to electrical engineering and can be used in autonomous power supply systems with several diesel generator sets operating alternately, a battery pack connected in parallel to the diesel generator sets, which serves as a backup source of electrical energy and a changing electrical load in different modes and operating conditions. Each of the operating modes is characterized by the following parameters: the power of the switched on electrical consumers, the temperature of the electrolyte and the degree of charge of the battery. Moreover, in different operating modes, these parameters differ significantly from each other, and the charging mode of the battery (voltage value during charging) is largely determined by these parameters.

Известно устройство управления зарядом аккумуляторной батареи, по которому осуществляется определение состояния заряженности аккумуляторной батареи непосредственно при работе ее в схеме с генератором на транспортном средстве и изменяет уровень зарядного напряжения в зависимости от состояния заряженности, предотвращая как глубокий разряд, так и перезаряд батареи. Измерительная часть устройства содержит таймер, имеющий в своем составе элемент определения знака тока батареи и элемент подсчета времени заряда, соединенный с блоком включения измеряемой информации для передачи ее в вычислительную часть устройства в заданный момент времени заряда. Заданность времени измерения определяется хранящимися в памяти устройства предварительно полученными экспериментальными зависимостями между зарядным током, напряжением, температурой электролита и степенью заряженности аккумуляторной батареи [1].A battery charge control device is known, which determines the state of charge of the battery directly when it is operating in a circuit with a generator on a vehicle and changes the level of charging voltage depending on the state of charge, preventing both deep discharge and overcharging of the battery. The measuring part of the device contains a timer, which includes an element for determining the sign of the battery current and an element for calculating the charging time, connected to a block for switching on the measured information for transmitting it to the computing part of the device at a given point in the charging time. The specified measurement time is determined by previously obtained experimental dependencies between the charging current, voltage, electrolyte temperature and the degree of charge of the battery stored in the device memory [1].

Недостатками известного способа являются сложность реализации, а также необходимость измерения температуры и применение матрицы большой размерности с экспериментальными зависимостями между зарядным током, напряжением, температурой электролита и степенью заряженности аккумуляторной батареи.The disadvantages of this known method are the complexity of implementation, as well as the need to measure temperature and the use of a high-dimensional matrix with experimental dependencies between charging current, voltage, electrolyte temperature and the state of charge of the battery.

Наиболее близким к изобретению является способ регулирования напряжения в бортовой сети транспортного средства с генератором и буферной аккумуляторной батареей, по которому в бортовой сети транспортного средства с генератором и буферной аккумуляторной батареей регулятор напряжения генератора переводят в режим поддержания максимального напряжения генератора при снижении напряжения в бортовой сети ниже первого порогового значения и удерживают его в этом режиме в течение заданного промежутка времени, отсчитываемого от момента превышения напряжения в бортовой сети второго порогового значения, при условии отсутствия в течение указанного промежутка времени провалов напряжения в бортовой сети ниже первого порогового значения [2].The closest to the invention is a method for regulating the voltage in the on-board network of a vehicle with a generator and a buffer battery, according to which in the on-board network of a vehicle with a generator and a buffer battery, the generator voltage regulator is switched to the mode of maintaining the maximum voltage of the generator when the voltage in the on-board network drops below the first threshold value and keep it in this mode for a specified period of time, counted from the moment the voltage in the on-board network exceeds the second threshold value, provided that there are no voltage dips in the on-board network below the first threshold value during the specified period of time [2].

Основным недостатком известного способа является очень низкая точность определения зарядного состояния аккумуляторной батареи, что приводит к ее перезаряду или глубоким разрядам, а это существенно снижает срок службы аккумуляторной батареи.The main disadvantage of the known method is the very low accuracy of determining the charging state of the battery, which leads to its overcharging or deep discharge, and this significantly reduces the service life of the battery.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание способа регулирования напряжения в системе автономного энергоснабжения с несколькими дизель-генераторными установками, работающими попеременно, включенной параллельно им блоком аккумуляторных батарей, выполняющим функцию резервного источника электрической энергии и изменяющейся электрической нагрузкой реализация которого увеличивает срок службы аккумуляторной батареи, не вызывает существенного усложнения и снижения надежности работы системы электроснабжения в целом.The problem to be solved by the invention is the creation of a method for regulating voltage in an autonomous power supply system with several diesel generator sets operating alternately, connected in parallel with a battery pack that serves as a backup source of electrical energy and a changing electrical load, the implementation of which increases the service life of the battery. batteries, does not cause significant complication and reduction in the reliability of the power supply system as a whole.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что по способу регулирования напряжения автономной системы электроснабжения, напряжение в сети измеряют и преобразуют в сигнал, характеризующий его величину, сравнивают полученный сигнал с пороговыми значениями, фиксируют моменты времени, когда указанный сигнал уменьшается ниже первого заданного порогового значения, в которые переводят регулятор напряжения генератора, если он находился в ином режиме, в режим поддержания максимального напряжения генератора, а впоследствии переводят регулятор напряжения генератора в режим поддержания минимального напряжения генератора, отличающийся тем, что регулирующее устройство генератора переводят в режим поддержания максимального напряжения генератора при снижении напряжения в электрической сети, измеренного при определенной величине электрической нагрузки и отключенном от электрической сети генераторе, ниже первого порогового значения и удерживают его в этом режиме до следующего измерения напряжения, при превышении напряжения в электрической сети, измеренного при определенной величине электрической нагрузки и отключенном от электрической сети генераторе, выше второго порогового значения регулирующее устройство генератора переводят в режим поддержания минимального напряжения генератора и удерживают его в этом режиме до следующего измерения напряжения.The specified technical result is ensured by the fact that according to the method of regulating the voltage of an autonomous power supply system, the voltage in the network is measured and converted into a signal characterizing its value, the received signal is compared with threshold values, and the moments in time are recorded when the specified signal decreases below the first specified threshold value, in which transfer the generator voltage regulator, if it was in a different mode, to the mode of maintaining the maximum generator voltage, and subsequently transfer the generator voltage regulator to the mode of maintaining the minimum generator voltage, characterized in that the generator regulating device is transferred to the mode of maintaining the maximum generator voltage when the voltage decreases in the electrical network, measured at a certain value of the electrical load and the generator disconnected from the electrical network, below the first threshold value and keep it in this mode until the next voltage measurement, when the voltage in the electrical network, measured at a certain value of the electrical load and disconnected from the electrical network, is exceeded generator, above the second threshold value, the generator control device is switched to the mode of maintaining the minimum voltage of the generator and is kept in this mode until the next voltage measurement.

Способ поясняется фиг. 1, где представлена функциональная схема, его реализующая.The method is illustrated in Fig. 1, where the functional diagram that implements it is presented.

Функциональная схема состоит из двух дизель-генераторных установок, (их количество может быть любым) 1, 2 (фиг. 1), параллельно которым подключен блок аккумуляторных батарей 3, регулирующее устройство 4 и потребителей электрической энергии 5.The functional diagram consists of two diesel generator sets (their number can be any) 1, 2 (Fig. 1), in parallel with which a battery pack 3, a control device 4 and electrical energy consumers 5 are connected.

Способ реализуется следующим образом (фиг. 1). Напряжение в электрической сети измеряется, когда принудительно включают все потребители электрической энергии 5, при этом на момент измерения, работающий синхронный генератор 1 или 2 переводится в режим холостого хода с помощью регулирующего устройства 4 и преобразуется в сигнал Uэл.сети, характеризующий степень заряженности аккумуляторных батарей блока 3. Полученный сигнал Uэл.сети сравнивают в регулирующем устройстве 4 с заданными пороговыми значениями Uп1 и Uп2, где Uп2>Uп1. При уменьшении сигнала Uэл.сети ниже первого заданного порогового значения Uп1, т.е. аккумуляторные батареи блока 3 разряжены регулирующее устройство 4 переключается в режим поддержания максимального напряжения генератора 1 или 2 Uмакс для обеспечения форсированного заряда аккумуляторных батарей блока 3. Через определенное время tизм (может находиться в диапазоне от 2-х до 60-ти мин.) напряжение в электрической сети снова измеряется, когда включены все потребители электрической энергии 5, при этом на момент измерения, работающий синхронный генератор 1 или 2 переводится в режим холостого хода с помощью регулирующего устройства 4 и преобразуется в сигнал Uэл.сети, характеризующий степень заряженности аккумуляторных батарей блока 3. При увеличении сигнала Uэл.сети выше второго заданного порогового значения Uп2, т.е. аккумуляторные батареи блока 3 имеют допустимую степень заряженности регулирующее устройство 4 переключается в режим поддержания минимального напряжения генератора 1 или 2 Uмин для обеспечения восполняющего заряда аккумуляторных батарей блока 3, или полного прекращения их заряда. Через определенное время tизм напряжение в электрической сети снова измеряется, когда включены все потребители электрической энергии 5, при этом на момент измерения, работающий синхронный генератор 1 или 2 переводится в режим холостого хода с помощью регулирующего устройства 4 и преобразуется в сигнал Uэл.сети, характеризующий степень заряженности аккумуляторных батарей блока 3 и регулирующее устройство 4 переключается в режим поддержания минимального Uмин или максимального Uмакс напряжения генератора.The method is implemented as follows (Fig. 1). The voltage in the electrical network is measured when all consumers of electrical energy 5 are forcibly turned on, while at the time of measurement, the operating synchronous generator 1 or 2 is switched to idle mode using the control device 4 and converted into a signal U electrical network , characterizing the degree of charge of the batteries batteries of unit 3. The received signal U of the electrical network is compared in the control device 4 with the specified threshold values U p1 and U p2 , where U p2 >U p1 . When the signal U of the electrical network decreases below the first specified threshold value U p1 , i.e. the batteries of block 3 are discharged; the regulating device 4 switches to the mode of maintaining the maximum voltage of the generator 1 or 2 U max to ensure a forced charge of the batteries of block 3. After a certain time tmeas (can be in the range from 2 to 60 minutes) the voltage in the electrical network is measured again when all consumers of electrical energy 5 are turned on, while at the time of measurement, the operating synchronous generator 1 or 2 is switched to idle mode using the regulating device 4 and converted into a signal U electrical network , characterizing the degree of charge of the batteries batteries of block 3. When the signal U of the electrical network increases above the second specified threshold value U p2 , i.e. the batteries of block 3 have an acceptable degree of charge; the regulating device 4 switches to the mode of maintaining a minimum generator voltage of 1 or 2 U min to ensure a replenishment charge for the batteries of block 3, or completely stop their charging. After a certain time tmeas , the voltage in the electrical network is measured again when all consumers of electrical energy 5 are turned on, while at the time of measurement, the operating synchronous generator 1 or 2 is switched to idle mode using the control device 4 and converted into a signal U of the electrical network , characterizing the state of charge of the batteries of unit 3 and the control device 4 switches to the mode of maintaining the minimum U min or maximum U max voltage of the generator.

Источники информацииInformation sources

1.RU 2 025 862, 1994 год.1.RU 2 025 862, 1994.

2. RU 2 040 095, 1995 год.2. RU 2 040 095, 1995.

Claims (1)

Способ регулирования напряжения автономной системы электроснабжения, в состав которой входят, по меньшей мере, несколько генераторных установок, работающих попеременно, и включенный параллельно им блок аккумуляторных батарей, выполняющий функцию резервного источника электрической энергии и с изменяющейся электрической нагрузкой, заключающийся в том, что для достижения увеличения срока службы аккумуляторной батареи при отсутствии существенного усложнения и снижения надежности работы системы электроснабжения в целом напряжение в сети измеряют и сравнивают с пороговыми значениями, когда напряжение уменьшается ниже первого заданного порогового значения, регулирующее устройство, если оно находилось в ином режиме, переводят в режим поддержания максимального напряжения генератора, а впоследствии переводят регулирующее устройство в режим поддержания минимального напряжения генератора, отличающийся тем, что регулирующее устройство генератора переводят в режим поддержания максимального напряжения генератора при снижении напряжения в электрической сети ниже первого порогового значения, которое измеряют, когда включают максимальную электрическую нагрузку и отключают от электрической сети генератор, максимальное напряжение поддерживают до следующего измерения напряжения, при превышении напряжения в электрической сети второго порогового значения, которое больше первого, напряжение в электрической сети измеряют, когда включают максимальную электрическую нагрузку и отключают от электрической сети генератор, регулирующее устройство генератора переводят в режим поддержания минимального напряжения генератора и удерживают его в этом режиме до следующего измерения напряжения.A method for regulating the voltage of an autonomous power supply system, which includes at least several generator sets operating alternately, and a battery pack connected in parallel to them, performing the function of a backup source of electrical energy and with a changing electrical load, which consists in achieving increasing the service life of the battery in the absence of significant complication and reduction in the reliability of the power supply system as a whole, the voltage in the network is measured and compared with threshold values, when the voltage decreases below the first specified threshold value, the regulating device, if it was in a different mode, is transferred to the maintenance mode maximum voltage of the generator, and subsequently transfer the regulating device to the mode of maintaining the minimum voltage of the generator, characterized in that the regulating device of the generator is transferred to the mode of maintaining the maximum voltage of the generator when the voltage in the electrical network drops below the first threshold value, which is measured when the maximum electrical load is turned on and the generator is disconnected from the electrical network, the maximum voltage is maintained until the next voltage measurement, if the voltage in the electrical network exceeds the second threshold value, which is greater than the first, the voltage in the electrical network is measured, when the maximum electrical load is turned on and the generator is disconnected from the electrical network, the generator control device is switched into the mode of maintaining the minimum voltage of the generator and keep it in this mode until the next voltage measurement.
RU2022130892A 2022-11-28 Method for regulating voltage of autonomous power supply system RU2812745C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2812745C1 true RU2812745C1 (en) 2024-02-01

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1133213A (en) * 1964-10-07 1968-11-13 Interelectric Ag Electrical power pack
RU2025862C1 (en) * 1992-01-30 1994-12-30 Юлий Иосифович Майзенберг Gear for control over charging of storage battery of motor vehicle
RU2308797C1 (en) * 2006-04-03 2007-10-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" (ОАО "НПЦ "Полюс") Method for controlling voltage regulator of sectionalized solar battery in off-line power supply system
RU2606643C1 (en) * 2015-08-21 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) Method for controlling self-contained asynchronous generator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1133213A (en) * 1964-10-07 1968-11-13 Interelectric Ag Electrical power pack
RU2025862C1 (en) * 1992-01-30 1994-12-30 Юлий Иосифович Майзенберг Gear for control over charging of storage battery of motor vehicle
RU2308797C1 (en) * 2006-04-03 2007-10-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" (ОАО "НПЦ "Полюс") Method for controlling voltage regulator of sectionalized solar battery in off-line power supply system
RU2606643C1 (en) * 2015-08-21 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) Method for controlling self-contained asynchronous generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2033003B1 (en) Determination of battery predictive power limits
US6828757B2 (en) Circuit for adjusting charging rate of cells in combination
EP3410558A1 (en) Battery control device
CN111370795B (en) Battery cell charging control method, and battery full-life-cycle charging method and system
US20100327818A1 (en) Charge control circuit, and charging device and battery pack incorporated with the same
US20130187465A1 (en) Power management system
US10873201B2 (en) Battery management apparatus and method for protecting a lithium iron phosphate cell from over-voltage using the same
US6362601B1 (en) Method of battery charge restoration based on estimated battery plate deterioration and/or based on battery state of health
WO2008065910A1 (en) Accumulator failure detecting device, accumulator failure detecting method, accumulator failure detecting program, and computer-readable recording medium containing the accumulator failure detecting program
US9184600B2 (en) Method for balancing the voltages of electrochemical cells connected in several parallel branches
US20120161709A1 (en) Secondary-battery control apparatus
US5252906A (en) Method of optimizing the charging of a battery of storage cells, and apparatus for performing the method
CN112677747B (en) Power battery heating method and battery management system
JP3841001B2 (en) Battery control system
US9148025B2 (en) System and method for a rechargeable battery
CN109655753B (en) Estimation method of SOC of battery pack
CN114552039A (en) Control method for battery constant-charge self-maintenance and constant-charge self-maintenance battery
JP2013160582A (en) Battery pack system and management method of battery pack system
JP2004031014A (en) Maximum charge-discharge power calculation method and device for battery pack including parallel connection battery
RU2812745C1 (en) Method for regulating voltage of autonomous power supply system
KR102255490B1 (en) battery management system and method for optimizing an internal resistance of a battery
KR102269109B1 (en) Battery pack balancing apparatus using PWM and method therefor
US20180212444A1 (en) Battery module and battery system having the same
WO2022160186A1 (en) Charging method and power conversion device
CN114552723A (en) Battery charging control method