WO2021133231A1 - Промежуточный источник питания - Google Patents

Промежуточный источник питания Download PDF

Info

Publication number
WO2021133231A1
WO2021133231A1 PCT/RU2020/050391 RU2020050391W WO2021133231A1 WO 2021133231 A1 WO2021133231 A1 WO 2021133231A1 RU 2020050391 W RU2020050391 W RU 2020050391W WO 2021133231 A1 WO2021133231 A1 WO 2021133231A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power supply
phase
coils
capacitors
capacitor
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/050391
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Илья Валерьевич ФИЛИМОНОВ
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХХОЛДИНГ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХХОЛДИНГ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХХОЛДИНГ"
Publication of WO2021133231A1 publication Critical patent/WO2021133231A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/06—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using impedances

Definitions

  • the present invention relates to the field of electrical engineering, in particular, to an intermediate power supply for electricity consumers.
  • a static electrical machine disclosed in CN 106571745 A is known in the art for supplying power to consumers of electrical energy.
  • This electric machine includes an AC power source, a variable capacitor and an output transformer, and, depending on the connection diagram of the elements, a parallel or series resonance circuit is implemented in this machine, and the electric power at the output of the said electric machine is supplied to power the consumer of electrical energy.
  • the present invention addresses at least some of the above problems.
  • a single-phase power supply for connection between an electrical network and a consumer of electrical energy
  • the power supply including: a capacitor module, a control unit, an induction module, input terminals capable of being connected to the electrical network, and output terminals made with the possibility of connecting to a consumer of electrical energy
  • the induction module includes several inductors connected in parallel, and each inductor consists of a magnetic core, three main coils wound around it, and two main coils (K1, K2) are in-phase, and the third main coil (SC) is antiphase to the other two, and three measuring coils (T1-T3) connected to the control unit, and when an electric current passes through the magnetic core, a closed electromagnetic field is created, which generates an electromotive strength in main coils; wherein each magnetic conductor core is connected on one side to the input terminal, and on the other side to the output terminal, the capacitor module includes a plurality of capacitors and is connected to the main inductor coils of the induction module with
  • the induction module includes three inductors.
  • the capacitor module includes five parallel-connected capacitors per line of each inductor.
  • control unit includes a control matrix that is a group of thirty measuring current transformers, the group being subdivided into subgroups of ten.
  • control unit further comprises a controller.
  • a busbar passes through each subset of ten instrument transformers, through which a pulsed charging / discharging of a capacitor line connected to a respective inductor takes place.
  • the magnetic conductive core comprises at least seven copper and at least seven ferromagnetic plates.
  • a ballast capacitor unit is connected between the in-phase main coils.
  • a three-phase power supply including three of the aforementioned single-phase power supplies.
  • the capacitor module includes five parallel-connected capacitor banks per phase, with each capacitor bank comprising three capacitors.
  • the control unit includes a control matrix consisting of ninety measuring current transformers, which are grouped into three groups of thirty pieces, and the groups are divided into subgroups of ten pieces.
  • the present invention makes it possible to increase the reliability of power supply to consumers of electrical energy and to provide the required parameters of electrical energy even in the event of emergency situations.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of one inductor of an induction module of a power supply in accordance with the present invention.
  • FIG. 2 shows a diagram of the parallel connection of inductors in a three-phase power supply according to the present invention.
  • FIG. 3 shows an example of a capacitor module of a three-phase power supply in accordance with the present invention.
  • FIG. 4 shows a capacitor bank discharge / charge relay in accordance with the present invention.
  • FIG. 5 illustrates the connection of current transformers in a control unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows one line for discharging / charging capacitors with installed CTs.
  • the three-phase power supply in accordance with the present invention consists of three identical single-phase power supplies.
  • the single-phase power supply can function separately in the supply line of a single-phase consumer.
  • the following description discloses both a single-phase intermediate power supply and a three-phase intermediate power supply comprised of three identical single-phase power supplies.
  • the said power source includes a capacitor module, a control unit, an induction module, input terminals capable of being connected to an electrical network, and output terminals capable of being connected to a consumer of electrical energy.
  • a single-phase power supply includes several inductors in parallel.
  • FIG. 1 shows only one such inductor, and in an exemplary embodiment of the present invention, the single-phase power supply comprises three such inductors connected in parallel to create a steady power gradient along the supply line during basic operation.
  • Three inductors according to an exemplary embodiment of the present invention provide the most robust circuit.
  • the power gradient gives an increase of 20-25% at each stage (at each of the inductors).
  • Each inductor provides its part of the balance and therefore the load is evenly distributed.
  • the other two will adjust the balance. In this circuit, it is unlikely that all three inductors or two at once will not go into the specified operating range. This is possible only in the event of a physical violation of the integrity of the conductor from the capacitors.
  • the three-phase power supply comprises nine inductors, three inductors connected in parallel in each phase, as shown in FIG. 2.
  • Each such inductor (see Fig. 1) consists of a magnetic core wound on the core of three measuring coils (T1, T2, T3) and three main coils (K1, K2, short circuit), and two coils (K1, K2) are in phase, and the third coil (short circuit) is antiphase to the other two.
  • each inductor contains a ballast capacitor unit (BC).
  • the ballast capacitor unit consists of twenty capacitors connected in a parallel matrix, however, the mentioned number may have a different meaning depending on technological, design and other requirements.
  • the ballast capacitor unit is connected between the coils K1 and K2 and is designed to damp the excess induction and ensure the balance of the device operation. When the charge accumulated in the ballast capacitor unit overcomes the resistance R2 at the output to ground, its excess spreads to ground, thereby extinguishing excess induction.
  • the magnetic core is connected on one side with the input terminal (VK1), intended for connection to the electrical network (C), and on the other hand, with the output terminal (VK2), intended for connection to the consumer (P) of electrical energy.
  • VK1 input terminal
  • VK2 output terminal
  • the magnetic core consists of several interlaced and stacked copper and ferromagnetic plates.
  • the magnetic core contains fourteen plates: seven copper and seven ferromagnetic.
  • the magnetic conductive core contains a larger number of plates, and preferably the magnetic conductive core contains an odd number of copper and an odd number of ferromagnetic plates.
  • the mentioned plates are electroplated with a layer of aluminum and tin alloy with a ratio of 60/40 in order to ensure complete adhesion of the plates to each other, eliminating the gap between the plates and increasing the metal bond. This makes it possible to reduce the contact resistance between the plates and avoid excessive heating of the core.
  • EMF electromotive force
  • Measuring coils are connected to the control unit and are configured to transmit measurements to the control unit.
  • the mentioned measuring coils are designed to measure the current in the consumer line.
  • the measuring coils are located along the inductor core, the first coil T1 located in the initial region of the core in the direction from the electrical network to the consumer, the second coil T2 located in the central part of the core, and the third coil T3 located in the final region of the core. This makes it possible to track the current gradient in the inductor and control the actual power supply based on the measurements.
  • the inductor contains three measuring coils, since this is the optimal number for detecting peaks in current consumption and during operation, measurements are constantly compared between the coils T1 and T2, as well as T3 and T2. And when a peak in consumption occurs, the measurement readings between the coils T1 and T2 and the coils T3 and T2 can differ radically, up to 2-3 times. In normal operation, the measurement values of all three coils are practically the same.
  • the number of measuring coils can have another value, taking into account the condition of ensuring the required measurement accuracy.
  • a signal is supplied to the control unit from the measuring coils, which characterizes the arithmetic mean of the measurements of the three coils.
  • the capacitor module performs the work of accumulating and pumping the energy of the working circuit.
  • the capacitor module includes a plurality of capacitors and is connected to the main coils of the induction module with the possibility of charging the capacitors by means of an induction current generated in the antiphase main short-circuit coil by means of an EMF, and then discharging into said in-phase main coils K1 and K2.
  • the capacitor module of a three-phase power supply comprises fifteen capacitor banks, each of which contains three capacitors (see Fig. 2).
  • the specified quantity may have a different meaning depending on technological, design and other requirements.
  • ultrafast capacitors are used in the capacitor module.
  • FIG. 3 (and further) designations A1, B1, C1, A2, B2, C2, AZ, VZ, SZ indicate the lines connected to the corresponding inductors of each phase. Those. A1 is the line connected to the first inductor of phase A, etc. N stands for neutral line. Thus, in a three-phase version, three phases come out at once from each line of capacitor banks. Obviously, in the case of a single-phase power supply, the capacitor unit will have three capacitor lines connected to the corresponding inductors.
  • Each capacitor bank has a design feature: a built-in spark gap in the form of a discharge / charge relay with a neutral closure (see Fig. 4).
  • the discharge / charge relay has three positions: “charge”, “discharge” and a zero position, in which neither charging nor discharging occurs.
  • a row of 5 parallel-connected capacitors is used for each inductor of each phase. The line for charging and discharging capacitors is the same.
  • the control unit is connected to the measuring coils and is configured to receive measurement data from the measuring coils and control the charging / discharging of the capacitor module based on the measurements.
  • the control unit performs the work on the gradient measurement of the discharge / charging line of capacitors by means of induction current transformers (CT) of the T-0.66 type in the amount of 90 pieces with 5 A measuring probes at the output and up to 1000A meters on the measuring line (see Fig. 5).
  • CT induction current transformers
  • the specified quantity may have a different meaning depending on the technological, design and other requirements.
  • 10 TTs are installed on the charging / discharging line of the capacitors of each inductor to carry out the gradient measurement of the said line in order to find the arithmetic mean value on on the basis of which the balance of the work of the inductors is built.
  • the terminals Ml and M10 of the said CTs are connected to the terminals of the measuring coils T1-T3 of the inductor.
  • the rest of the pins can be reserved for the case of adjusting the measurement process by connecting said pins to each other (described below).
  • said pins can be connected to the controller to carry out measurements and control the operation of the device through the controller.
  • These 10 CTs have an address matrix. Control is carried out according to this address matrix, by the whole process, by searching for the smallest determinant from the hash stream (least voltage).
  • control unit is a "control matrix", when connecting (inductive or direct) parts of which within each line, it is possible to push the control algorithm to faster calculations, which leads to a coarsening of the overall gradient of measurements and a reduction in the time for making certain decisions on the control of the main control algorithm.
  • This also makes it possible, without connecting to external visual sources and other means of displaying control information (for example, an external console), to influence the device control process itself.
  • the control matrix is a block-field (a set of lines of 10 current transformers each) of 90 measuring current transformers, which are grouped into three groups of thirty pieces, in turn, the groups are divided into subgroups of 10 pieces. Every 10 pieces of TT, a bus passes through which pulsed charging / discharging of the capacitor line takes place in phases.
  • Each group of thirty CTs is one phase, each phase is divided into three capacitor lines.
  • the control is carried out by measuring the current on this line by the internal CT winding, which transfers the information current to the external CT winding, where this information current is compared with the signal current from the measuring coils in the inductor and the operation of the circuit is balanced based on the mentioned comparison, while the internal CT winding is connected to the main coils in the inductor.
  • the current on the internal winding also becomes large, thus damping the excessive excitation of the antiphase main short-circuit coil in the inductor (with the help of balance through the external CT windings) in order to reduce the load and avoid overcharging, otherwise the current becomes less, and the excitation thereby becomes more on the coil, for additional charging of capacitors.
  • control unit further includes a controller.
  • the controller is connected to the measuring transformers of the control unit, and an analog-to-digital converter (ADC) is installed between the said controller and the measuring CTs, which supplies the hash stream of measurements to the controller.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the controller is connected to the first instrument transformer TT1.
  • a hash stream (raster stream of values) is a stream of information from measuring coils from inductors and measuring CTs. When the measuring current passes from them through the ADC, it is converted into a hash stream, which is already recognized by the controller.
  • the hash stream is a stream of octal values from the pickup coils that has passed through the ADC. That is, a stream of data with numeric values, which can be used to calculate the arithmetic mean over a period of time.
  • the controller based on the incoming data, controls the discharge / charge of the capacitor module.
  • the number and location of CTs described above is due to the need for more accurate measurements along the line of current flow along the line of capacitors and is used to collect data for control based on the arithmetic mean numerical values coming from the measuring CTs to the ADC (in the case of a controller) in the form of unbound and unconverted into some or a unit of measurement of the hash stream, limited to 4 digits for simplicity and speed of calculating the arithmetic mean value of the stream over time with an interval of 1800 seconds with a step of 0.5 seconds. These frames are enough for making management decisions at the level of the control algorithm.
  • the hash flow is negative.
  • Measurements come to the controller from the measuring CTs in the form of a variable voltage, then for a given period of time (about 30 minutes) statistics of peak loads on the consumption lines are collected and the arithmetic average of the hash flow is calculated from the collected statistics, which is taken as a reference value for the next 30 minutes of measurements ...
  • the reference value is recalculated every 30 minutes.
  • the control program based on the incoming measurements and the reference value calculated in the previous step, controls the discharge / charge periods to ensure system balance to maintain the parameters of the capacitor-inductor circuit, including capacitor capacitance and overcharge protection.
  • control program in this exemplary embodiment is implemented as a program code stored in the storage medium and executed by the controller of the power supply control unit.
  • balance control is carried out by means of a control unit in the form of a control matrix, then when the voltage and current from the measuring coils in the inductor are exceeded, when the capacitance of the resistors on the control matrix is exceeded, the balance current is reset, thus maintaining the balance corridor to maintain the operating parameters.
  • Measuring coils begin to read information and transmit it to the control unit, which begins to accumulate measurement statistics to calculate the arithmetic mean of the peaks of hash numbers coming from T1-T3 and measuring transformers TT1-TT10.
  • the capacitors are in charge mode (their discharge / charge relays are in the "charge” position, as shown in Fig. 3) and are charged from the antiphase main coil (SC).
  • the first discharge of the capacitor line into the inductor coils is performed (the discharge / charge relay goes to the "discharge” position, as shown in Fig.
  • the pulse itself due to the speed of the process, does not spend all of its potential on the additional EMF of the magnetic circuit, creates an excess of the induction current on the short-circuit coil (more precisely, for the duration of the pulse, a short-term redundancy of the reverse vortex field is created, which is in phase with the short-circuit coil), thereby creating a picture of a field similar to a vortex flow, and changing its magnetic properties, converting a charged flow into a current (due to self-induction, which is created under these conditions), sufficient and acceptable for charging capacitors (charging occurs from an excess field antiphase to the main field, i.e.
  • the discharge / charge relay switches to the "charge” position. Energy is accumulated in the capacitors from the antiphase coil of the short circuit, which "takes” the current from the in-phase vortex field created by it. After the first pulse, the capacitors are not fully charged, and remain open for charging until the internal fuse closes the relay to the zero position in order to avoid overcharging (very shortly), after which a control signal is received, the relay closes to discharge and the work is repeated again.
  • redundancy of the field is gradually created sufficient (accumulation of the vortex field potential) for continuous charging and discharging of the capacitor line.
  • the capacitor unit is not fully charged from this redundancy, but from 30 to 90%, depending on the period and flux density at a given time, the rest comes from the consumption line. This makes it possible to use part of the energy of the generated vortex field for charging the capacitors of the capacitor unit and, therefore, reduces the energy consumption for the operation of the present power source.
  • the circuit In case of switching off the consumer, the circuit “fades out” until the next start of consumption.
  • the configuration of the core forms an uneven electromagnetic field, the density of which is not constant, but when the capacitor line is discharged into this core, since the plates have different inductances, an electromagnetic field is created that becomes dense enough to charge the capacitors (the line that belongs to this inductor) ...
  • This process is repeated quite often (sampling about 5 times / sec), thus, based on this configuration, a closed-loop balanced system is formed, which supplies additional power to the consumption line every 3rd period. This process is repeated on each phase 3 times in one period, since there are three lines of current increase in each phase.
  • the task of the control algorithm is to maintain a balance between the discharge of capacitors into coils K1 and K2 and charging from the short circuit coil.
  • the short-circuit coil charges the capacitors both from the excess field density created by the discharge and from the inductance of the core itself when current is consumed by the consumer. It means that a balance has been reached between periods of charging and discharging capacitors, which provides sufficient efficiency for the indicated effect.
  • the control of the device can be influenced by switching the balance jumpers on the control matrix (see Fig. 5). If you arrange them in a certain order (the order is determined by measuring the current flow and consumer parameters), then you can set the time (period, without exact time) for starting and establishing the working balance, which is the main mode of operation of the device, from about 30 minutes to about 48 hours. The need for such management depends on the consumer and his consumption model. If the consumer is a constant load that does not turn off, then it can be put into operation quickly and not turned off. If the consumer is a constantly changing load, then you need to select a slow start, to check the performance of the power supply with these types of load.
  • the primary scheme for installing jumpers (see Fig. 5) is universal for all types of consumers.
  • the power supply described above can be used for reliable and uninterrupted power supply to consumers of electrical energy.
  • the power supply in accordance with the present invention is adapted to compensate for such voltage drops in the electrical network by means of the energy stored in the capacitor unit to maintain the required level of the supply voltage for the consumer for a given time.
  • the power supply detects a voltage drop in the mains supply by means of measuring coils, which can lead to an abnormal operation of the consumer.
  • the control program programmed in the control unit the power supply compensates for the voltage drop in the power supply network by discharging the capacitors of the capacitor unit at specified times to supply additional energy to the consumption line.
  • a power supply in accordance with the present invention is configured to compensate for such peaks in consumer power consumption. Moreover, at the moments of reduced consumer load, the power source can accumulate energy in the capacitor unit, and at the moments of peak consumption of electrical energy by the consumer, the power source can compensate for this increased consumption, preventing the set values of instantaneous energy consumption from the network from exceeding the specified values.
  • the power supply in accordance with the present invention can reduce the energy consumption from the mains, while the consumer remains at the required level at the moment.
  • the control unit in accordance with the control program, controls the discharge of the capacitors in such a way that the current generated in the consumption line due to the discharge of the capacitors reduces the current at the input of the power supply relative to the output for the duration of the pulse.
  • a part of the capacitor discharge energy that was not spent on the formation of an additional current in the consumption line is used to charge the said capacitors by means of an antiphase winding, as described above.
  • a continuity of lowering the current at the input from the power source is created, while the current does not drop at the consumer.
  • the process is discrete, but the sampling rate is sufficient to maintain the picture in working order for a given period of power consumption by the consumer.
  • the present invention makes it possible to provide reliable and uninterrupted power supply to consumers of electrical energy.
  • Examples of computer-readable storage media include read only memory, random access memory, register, cache memory , semiconductor storage devices, magnetic media such as internal hard disks and removable disks, magneto-optical media and optical media such as CD-ROMs and digital versatile disks (DVDs), and any other storage media known in the art.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники. Источник питания содержит конденсаторный модуль, блок управления и индукционный модуль, причем индукционный модуль включает несколько индукторов, соединенных параллельно, при этом каждый индуктор состоит из магнитопроводного сердечника и намотанных на него трех основных катушек. Две основные катушки являются синфазными, а третья катушка - противофазной двум другим. Индуктор содержит три измерительных катушки, подключенных к блоку управления. Конденсаторный модуль включает множество конденсаторов и соединен с основными катушками индукторов индукционного модуля с возможностью зарядки конденсаторов посредством индукционного тока, генерируемого в противофазной основной катушке и последующей разрядки в упомянутые синфазные основные катушки. Каждый магнитопроводный сердечник состоит из нескольких перемеженных между собой и пакетированных медных и ферромагнитных пластин.

Description

ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области электротехники, в частности, к промежуточному источнику питания для потребителей электроэнергии.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Рост количества устройств, потребляющих электрическую энергию, как в промышленном производстве, так и в домохозяйствах во всем мире обеспечивает актуальность вопроса обеспечения электропитания потребителей в настоящее время. Кроме того, остро стоит проблема снижения значения потребляемой электроэнергии потребителями.
Множество потребителей электрической энергии в настоящее время являются чувствительными к параметрам подаваемой электрической энергии и отклонение от заданных параметров может привести либо к неисправности, либо к отклонениям рабочих характеристик потребителя, что особенно нежелательно в промышленном оборудовании, т.к. может привести к нежелательным последствиям в ходе технологического процесса.
В настоящее время известно множество решений, направленных на обеспечение электропитания потребителей, с различным принципом действия, свойствами, характеристиками и т.д.
Например, в уровне техники известна статическая электрическая машина, раскрытая в документе CN 106571745 А, предназначенная для подачи питания к потребителям электрической энергии. Данная электрическая машина включает в себя источник энергии переменного тока, переменный конденсатор и выходной трансформатор, причем в зависимости от схемы подключения элементов в данной машине реализуется схема параллельного или последовательного резонанса, а электрическая мощность на выходе упомянутой электрической машины подается для питания потребителя электрической энергии.
Однако, данное решение не обладает достаточной надежностью и безопасностью, поскольку резонансные явления, используемые в данном решении, могут привести к неисправности питаемого оборудования. Таким образом, в настоящее время существует потребность в создании источника питания, обеспечивающего надежное и безопасное электропитание для электропотребителя с заданными параметрами электрической энергии.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение направлено на решение по меньшей мере некоторых из приведенных выше проблем.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен однофазный источник питания, предназначенный для подключения между электрической сетью и потребителем электрической энергии, причем источник питания включает в себя: конденсаторный модуль, блок управления, индукционный модуль, входные клеммы, выполненные с возможностью подключения к электрической сети, и выходные клеммы, выполненные с возможностью подключения к потребителю электрической энергии, причем индукционный модуль включает в себя несколько индукторов, соединенных параллельно, причем каждый индуктор состоит из магнитопроводного сердечника, намотанных на него трех основных катушек, причем две основные катушки (К1, К2) являются синфазными, а третья основная катушка (КЗ) является противофазной двум другим, и трех измерительных катушек (Т1-ТЗ), подключенных к блоку управления, причем при прохождении электрического тока через магнитопроводный сердечник создается замкнутое электромагнитное поле, которое генерирует электродвижущую силу в основных катушках; причем каждый магнитопроводный сердечник соединен с одной стороны с входной клеммой, а с другой стороны - с выходной клеммой, конденсаторный модуль включает в себя множество конденсаторов и соединен с основными катушками индукторов индукционного модуля с возможностью зарядки конденсаторов посредством индукционного тока, генерируемого в противофазной основной катушке посредством ЭДС, и последующей разрядки в упомянутые синфазные основные катушки; блок управления соединен с измерительными катушками и выполнен с возможностью приема данных измерений из измерительных катушек и управления зарядкой/разрядкой конденсаторного модуля на основании измерений; причем каждый магнитопроводный сердечник состоит из нескольких перемеженных между собой и пакетированных медных и ферромагнитных пластин.
Согласно одному варианту осуществления изобретения индукционный модуль включает в себя три индуктора.
Согласно другому варианту осуществления изобретения конденсаторный модуль включает в себя по пять параллельно соединенных конденсаторов на линию каждого индуктора.
Согласно другому варианту осуществления изобретения блок управления включает в себя матрицу управления, представляющую собой группу из тридцати измерительных трансформаторов тока, причем группа разбита на подгруппы по десять штук.
Согласно другому варианту осуществления изобретения блок управления дополнительно содержит контроллер.
Согласно другому варианту осуществления изобретения через каждую подгруппу из десяти измерительных трансформаторов проходит шина, через которую происходит импульсная зарядка/разрядка линии конденсаторов, соединенной с соответствующим индуктором.
Согласно другому варианту осуществления изобретения магнитопроводный сердечник содержит по меньшей мере семь медных и по меньшей мере семь ферромагнитных пластин.
Согласно другому варианту осуществления изобретения между синфазными основными катушками подключен балластовый конденсаторный блок.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен трехфазный источник питания, включающий в себя три упомянутых однофазных источника питания.
Согласно одному варианту осуществления трехфазного источника питания конденсаторный модуль включает в себя по пять параллельно соединенных блоков конденсаторов на каждую фазу, причем каждый блок конденсаторов содержит три конденсатора.
Согласно другому варианту осуществления трехфазного источника питания блок управления включает в себя матрицу управления, состоящую из девяноста измерительных трансформаторов тока, которые сгруппированы в три группы по тридцать штук, причем группы разбиты на подгруппы по десять штук.
Настоящее изобретение позволяет повысить надежность электропитания потребителей электрической энергии и обеспечить требуемые параметры электрической энергии даже в случае нештатных ситуаций.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
На фиг. 1 изображена схема одного индуктора индукционного модуля источника питания в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 2 изображена схема параллельного подключения индукторов в трехфазном источнике питания согласно настоящему изобретению.
На фиг. 3 изображен пример конденсаторного модуля трехфазного источника питания в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 4 изображено реле разрядки/зарядки блока конденсаторов в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 5 изображено подключение трансформаторов тока в блоке управления согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 6 изображена одна линия разрядки/зарядки конденсаторов с установленными ТТ.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации изложенной в описании и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.
Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.
Трехфазный источник питания в соответствии с настоящим изобретением состоит из трех идентичных однофазных источников питания. Каждый такой однофазный источник питания может отдельно функционировать в линии питания однофазного потребителя. Таким образом, приведенное ниже описание раскрывает как однофазный промежуточный источник питания, так и трехфазный промежуточный источник питания, состоящий из трех идентичных однофазных источников питания.
Упомянутый источник питания включает в себя конденсаторный модуль, блок управления, индукционный модуль, входные клеммы, выполненные с возможностью подключения к электрической сети, и выходные клеммы, выполненные с возможностью подключения к потребителю электрической энергии.
Однофазный источник питания включает в себя несколько индукторов, включенных параллельно. С целью упрощения на фиг. 1 изображен только один такой индуктор, причем в примерном варианте осуществления настоящего изобретения однофазный источник питания содержит три таких индуктора, соединенных параллельно, что обусловлено необходимостью создания устойчивого градиента мощности вдоль линии питания при совершении основной работы. Три индуктора согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения обеспечивают наиболее устойчивую схему. Градиент мощности дает прирост на 20-25% на каждой ступени (на каждом из индукторов). Каждый индуктор обеспечивает свою часть баланса и поэтому нагрузка распределена равномерно. Кроме того, если какой-либо из индукторов не выйдет сразу на заданную мощность, два других скорректируют баланс. В данной схеме маловероятно, чтобы все три индуктора или сразу два не вышли в заданный диапазон работы. Это возможно только в случае физического нарушения целостности проводника от конденсаторов.
Упомянутые индукторы в совокупности образуют индукторный блок источника питания согласно настоящему изобретению. Таким образом, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения трехфазный источник питания содержит девять индукторов, по три подключенных параллельно индуктора в каждой фазе, как изображено на фиг. 2. Каждый такой индуктор (см. фиг. 1) состоит из магнитопроводного сердечника, намотанных на сердечник трех измерительных катушек (Т1, Т2, ТЗ) и трех основных катушек (К1, K2, КЗ), причем две катушки (К1, К2) являются синфазными, а третья катушка (КЗ) является противофазной двум другим. Дополнительно каждый индуктор содержит балластовый конденсаторный блок (БК). В примерном варианте осуществления настоящего изобретения балластовый конденсаторный блок состоит из двадцати конденсаторов, соединенных параллельной матрицей, однако, упомянутое количество может иметь другое значение в зависимости от технологических, конструктивных и иных требований. Балластовый конденсаторный блок подключен между катушками К1 и К2 и предназначен для гашения избыточной индукции и обеспечения баланса работы устройства. Когда накопленный в балластовом конденсаторном блоке заряд преодолевает сопротивление R2 на выходе в заземление, его излишек растекается в заземление, тем самым осуществляя гашение избыточной индукции.
Магнитопроводный сердечник соединен с одной стороны с входной клеммой (ВК1), предназначенной для подключения к электрической сети (С), а с другой стороны - с выходной клеммой (ВК2), предназначенной для подключения к потребителю (П) электрической энергии. Таким образом, через него непосредственно проходит линия потребления электроэнергии потребителем. Магнитопроводный сердечник состоит из нескольких перемеженных между собой и пакетированных медных и ферромагнитных пластин. В примерном варианте осуществления магнитопроводный сердечник содержит четырнадцать пластин: семь медных и семь ферромагнитных. Стоит отметить, что возможны альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения, в которых магнитопроводный сердечник содержит большее количество пластин, причем предпочтительно магнитопроводный сердечник содержит нечетное количество медных и нечетное количество ферромагнитных пластин. Упомянутые пластины покрыты с помощью гальваники слоем сплава алюминия и олова с соотношением 60/40 с целью обеспечения полного прилегания пластин между собой, исключающего зазор между пластинами и увеличивающего металлосвязь. Это позволяет снизить контактное сопротивление между пластинами и избежать избыточного нагрева сердечника. При прохождении электрического тока через магнитопроводный сердечник во время питания потребителя электрической энергии в индукторе создается замкнутое неравномерное электромагнитное поле, плотность которого непостоянна, которое генерирует электродвижущую силу (ЭДС) в противофазной основной катушке. Неравномерность электромагнитного поля является следствием разной индуктивности пластин сердечника.
Измерительные катушки (Т1-ТЗ) подключены к блоку управления и выполнены с возможностью передачи измерений в блок управления. Упомянутые измерительные катушки предназначены для измерения тока в линии потребления потребителя. Измерительные катушки расположены вдоль сердечника индуктора, причем первая катушка Т1 расположена в начальной области сердечника по направлению от электрической сети к потребителю, вторая катушка Т2 расположена в центральной части сердечника, а третья катушка ТЗ расположена в конечной области сердечника. Это обеспечивает возможность отслеживания градиента тока, протекающего в индукторе, и управления настоящим источником питания на основании полученных измерений.
Индуктор содержит три измерительные катушки, так как это оптимальное количество для детектирования пиков потребления тока и в процессе работы постоянно осуществляется сравнение измерений между катушками Т1 и Т2, а также ТЗ и Т2. И при возникновении пика потребления показания измерений между катушками Т1 и Т2 и катушками ТЗ и Т2 могут радикально отличаться, до 2-3 раз. В обычном режиме значения измерений всех трех катушек практически одинаковы. Количество измерительных катушек может иметь и другое значение с учетом условия обеспечения требуемой точности измерений.
Вследствие схемы соединения измерительных катушек Т1-ТЗ между собой (см. фиг. 1), на блок управления от измерительных катушек подается сигнал, характеризующий среднее арифметическое от измерений трех катушек.
Конденсаторный модуль (КМ) выполняет работу по аккумулированию и накачке энергии рабочего контура. Конденсаторный модуль включает в себя множество конденсаторов и соединен с основными катушками индукционного модуля с возможностью зарядки конденсаторов посредством индукционного тока, генерируемого в противофазной основной катушке КЗ посредством ЭДС, и последующей разрядки в упомянутые синфазные основные катушки К1 и К2. В примерном варианте осуществления конденсаторный модуль трехфазного источника питания содержит пятнадцать блоков конденсаторов, каждый из которых содержит по три конденсатора (см. фиг. 2). Однако, указанное количество может иметь другое значение в зависимости от технологических, конструктивных и иных требований. В предпочтительном варианте осуществления в конденсаторном модуле применяются сверхбыстродействующие конденсаторы.
На фиг. 3 (и далее) обозначения А1, В1, С1, А2, В2, С2, АЗ, ВЗ, СЗ указывают на линии, соединенные с соответствующими индукторами каждой фазы. Т.е. А1 - линия, соединенная с первым индуктором фазы А и т.д. N обозначает линию нейтрали. Таким образом, в трехфазном исполнении с каждой линии блоков конденсаторов выходят сразу три фазы. Очевидно, что в случае однофазного исполнения источника питания конденсаторный блок будет иметь три линии конденсаторов, подключенные к соответствующим индукторам.
Каждый блок конденсаторов имеет конструктивную особенность: встроенный разрядник в виде реле разрядки/зарядки с замыканием на нейтраль (см. фиг. 4). Реле разрядки/зарядки имеет три положения: «зарядка», «разрядка» и нулевое положение, в котором не происходит ни зарядка, ни разрядка. Для каждого индуктора каждой из фаз используется ряд из 5 параллельно соединенных конденсаторов. Линия зарядки и разрядки конденсаторов - одна и та же.
Блок управления соединен с измерительными катушками и выполнен с возможностью приема данных измерений из измерительных катушек и управления зарядкой/разрядкой конденсаторного модуля на основании измерений.
Согласно одному варианту осуществления изобретения блок управления выполняет работу по градиентному измерению линии разрядки/зарядки конденсаторов посредством индукционных трансформаторов тока (ТТ) типа Т-0,66 в количестве 90 штук с 5 А измерительными щупами на выходе и до 1000А измерителями на линии измерения (см. фиг. 5). По 30 ТТ приходится на одну рабочую фазу или по 10 на каждую линию разрядки/зарядки конденсаторов (см. фиг. 6). Упомянутые 10 ТТ распределены равномерно вдоль линии зарядки/разрядки конденсаторов. Указанное количество может иметь и другое значение в зависимости от технологических, конструктивных и иных требований.
Как изображено на фиг. 6 на линию зарядки/разрядки конденсаторов каждого индуктора установлены 10 ТТ для осуществления градиентного измерения упомянутой линии с целью нахождения среднего арифметического значения, на основе которого и выстраивается баланс работы индукторов. Выводы Ml и М10 упомянутых ТТ подключены к выводам измерительных катушек Т1-ТЗ индуктора. Остальные выводы могут быть зарезервированы на случай осуществления регулировки процесса измерений посредством соединения упомянутых выводов между собой (описано ниже). Кроме того, при наличии контроллера упомянутые выводы могут быть подключены к контроллеру для осуществления измерений и управления работой устройства посредством контроллера.
Упомянутые 10 ТТ имеют адресную матрицу. Управление осуществляется по данной адресной матрице, всем процессом, путем поиска наименьшего детерминанта из хэш-потока (наименее низкий вольтаж).
В данном варианте осуществления блок управления представляет собой «матрицу управления», при соединении (индуктивном или прямом) частей которой в пределах каждой линии можно подтолкнуть алгоритм управления к более быстрым вычислениям, что приводит к угрублению общего градиента замеров и сокращению времени принятия тех или иных решений по управлению основным алгоритмом управления. Это также дает возможность, без подключения к внешним визуальным источникам и иным средствам отображения управляющей информации (например, внешней консоли), повлиять на сам процесс управления устройства.
В данном варианте осуществления трехфазного источника питания матрица управления - это блок-поле (совокупность линий из 10 трансформаторов тока каждая) из 90 измерительных трансформаторов тока, которые сгруппированы в три группы по тридцать штук, в свою очередь группы разбиты на подгруппы по 10 штук. Через каждые 10 штук ТТ проходит шина через которую происходит импульсная зарядка/разрядка линии конденсаторов по фазам. Каждая группа из тридцати ТТ это одна фаза, каждая фаза разбита на три линии конденсаторов. Управление осуществляется измерением тока на этой линии внутренней обмоткой ТТ, которая передает информационный ток на внешнюю обмотку ТТ, где осуществляется сравнение этого информационного тока с током сигнала от измерительных катушек в индукторе и балансировка работы схемы на основании упомянутого сравнения, при этом внутренняя обмотка ТТ подключена к основным катушкам в индукторе. При сильном импульсе во время разрядки конденсаторов конденсаторного модуля, ток на внутренней обмотке становится тоже большим, таким образом заглушая чрезмерное возбуждение противофазной основной катушки КЗ в индукторе (с помощью баланса через внешние обмотки ТТ), чтобы снизить нагрузку и избежать перезарядки, в другом случае ток становится меньше, а возбуждение тем самым становится на катушке больше, для добора зарядки конденсаторов.
Излишний индукционный ток, который не пошел в полезную работу, сбрасывается в контур заземления. Таким образом достигается баланс системы и реализуется ее индукционно-импульсное управление.
В альтернативном варианте осуществления блок управления дополнительно включает в себя контроллер. Контроллер подключается к измерительным трансформаторам блока управления, причем между упомянутым контроллером и измерительными ТТ устанавливается аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), подающий хэш-поток измерений в контроллер. В примерном варианте осуществления контроллер подключен к первому измерительному трансформатору ТТ1. Хэш-поток (растровый поток значений) представляет собой поток информации от измерительных катушек из индукторов и измерительных ТТ. При прохождении измерительного тока из них через АЦП, он преобразуется в хэш- поток, который уже распознает контроллер. В данном случае хэш-поток представляет собой поток значений в восьмеричной системе из измерительных катушек, который прошел через АЦП. То есть поток данных, имеющих числовые значения, по которым можно посчитать среднее арифметическое значение за период времени. Контроллер на основании поступающих данных управляет разрядкой/зарядкой конденсаторного модуля.
Описанное выше количество и расположение ТТ обусловлено необходимостью более точных замеров по линии протекания тока по линии конденсаторов и используется для сбора данных для управления на основе среднеарифметических числовых значений поступающих от измерительных ТТ на АЦП (в случае наличия контроллера) в виде непривязанного и непреобразованного в какие-либо единицы измерения хэш-потока, ограниченного 4 знаками для простоты и скорости вычисления среднеарифметического значения потока по времени с интервалом в 1800 секунд с шагом 0,5 секунд. Этих рамок достаточно, для принятия управленческих решений на уровне алгоритма управления. Во время зарядки конденсаторов хэш-поток минусовой.
Измерения поступают в контроллер от измерительных ТТ в виде изменяемого напряжения, затем за заданный промежуток времени (примерно 30 минут) набирается статистика пиковых нагрузок на линии потребления и по собранной статистике вычисляется среднее арифметическое хэш-потока, которое берется за эталонное значение для следующих 30 минут замеров. В примерном варианте осуществления эталонное значение пересчитывается каждые 30 минут. В дальнейшем программа управления на основании поступающих показаний измерений и вычисленного на предыдущем этапе эталонного значения управляет периодами разрядки/зарядки для обеспечения баланса системы для поддержания параметров цепи «конденсатор-индуктор», включая емкость конденсаторов и защиту от перезарядки.
Программа управления в данном примерном варианте осуществления реализована в виде программного кода, сохраненного на носителе информации, и выполняемого контроллером блока управления источника питания.
Если же управление осуществляется балансом посредством блока управления в виде матрицы управления, то при поступающем напряжении и токе с измерительных катушек в индукторе при превышении емкости резисторов на матрице управления, идет сброс балансового тока, таким образом поддерживая балансовый коридор для поддержания рабочих параметров.
Далее приведено описание примера работы раскрытого выше промежуточного источника питания.
При прохождении электрического тока через магнитопроводы индукторов, которые имеют гальваническую связь с источником питания и потребителем, в магнитопроводах создается замкнутое электромагнитное поле, которое начинает возбуждение и создание индуктивного электромагнитного поля на основных катушках (К1-КЗ).
Измерительные катушки начинают считывать информацию и передавать ее в блок управления, который начинает накапливать статистику измерений для вычисления среднеарифметического значения пиков хэш-чисел поступающих от Т1-ТЗ и измерительных трансформаторов ТТ1-ТТ10. В течение 1800 секунд конденсаторы находятся в режиме зарядки (их реле разрядки/зарядки находятся в положении «зарядка», как изображено на фиг. 3) и заряжаются от противофазной основной катушки (КЗ). По прошествии 1800 секунд, производится первая разрядка линии конденсаторов в катушки индукторов (реле разрядки/зарядки переходят в положение «разрядка», как изображено на фиг. 3), в следствии чего на рабочих катушках К1 и К2 возникает пульсация сформированного протеканием тока электромагнитного поля, которая провоцирует появление более мощной ЭДС в электромагнитном сердечнике индукторов (обратная индукция, вихревое поле с обратной электромагнитной полярностью), что провоцирует сдвиг тока выходного от входного на 180 градусов и уменьшает ток на входе относительно выхода на время импульса.
Сам импульс, из-за скорости протекания процесса расходует не весь свой потенциал на дополнительную ЭДС магнитопровода, создает избыточность индукционного тока на катушке КЗ (точнее на время импульса создается кратковременная избыточность обратного вихревого поля, которое находится в фазе с катушкой КЗ), создавая тем самым картину поля, похожего на вихревой поток, и меняя его магнитные свойства, превращая заряженный поток в ток (благодаря самоиндукции, которая создается в этих условиях), достаточный и приемлемый для зарядки конденсаторов (зарядка происходит от избыточного поля противофазного основному полю, т.е. вихревого поля, которое в этот момент создается и которое находится в фазе протекания тока по катушке КЗ), находящихся на линии протекания данного процесса. После разрядки конденсаторов конденсаторного блока и создания вышеназванного импульса, который детектируется катушками Т1-ТЗ, реле разрядки/зарядки переходит в положение «зарядка». Энергия накапливается в конденсаторах от противофазной катушки КЗ, которая «берет» ток из синфазного ей созданного вихревого поля. После первого импульса конденсаторы заряжаются не полностью, и остаются открытыми для зарядки, пока внутренний предохранитель не закроет реле в нулевое положение для того, чтобы избежать перезарядки (очень кратковременно), после чего поступает управляющий сигнал, реле замыкается на разрядку и работа повторяется вновь. С течением времени и определенного числа совершения вышеназванной работы контура, постепенно создается избыточность поля достаточная (накопление потенциала вихревого поля) для непрерывной зарядки и разрядки линии конденсаторов. Конденсаторный блок заряжается не полностью от этой избыточности, а от 30 до 90%, в зависимости от периода и плотности потока в данный момент времени, остальное добирается с линии потребления. Это позволяет использовать часть энергии генерируемого вихревого поля для зарядки конденсаторов конденсаторного блока и, следовательно, снижает потребление энергии на функционирование настоящего источника питания.
В случае выключения потребителя, контур «затухает», до следующего начала потребления.
Для безопасности, избыток индуктивного тока от катушки КЗ, сбрасывается в контур заземления. В данном случае имеется ввиду неизрасходованный потенциал вихревого поля, до его перехода в увеличение сопротивления основного проводника. Чтобы этого не произошло мгновенно и для помощи в появлении данной избыточности, на линии заземления от катушки КЗ на всех индукторах установлено пассивное сопротивление (для кратковременной задержки сброса импульсного избытка вихревого противофазного поля). Процесс становится автономным и безопасным.
Таким образом, конфигурация сердечника образует неравномерное электромагнитное поле, плотность которого непостоянна, но при разрядке линии конденсаторов в данный сердечник, поскольку пластины имеют разную индуктивность, создается электромагнитное поле, которое становится достаточно плотным для зарядки конденсаторов (линии, которая относится именно к этому индуктору). Этот процесс повторяется достаточно часто (дискретизация около 5 раз/сек), таким образом исходя из данной конфигурации образуется замкнутая сбалансированная система, которая подает дополнительную мощность в линию потребления каждый 3-й период. Этот процесс повторяется на каждой фазе по 3 раза за один период, так как линий увеличения тока на каждой фазе три.
Задача алгоритма управления поддерживать баланс между разрядкой конденсаторов в катушки К1 и К2 и зарядкой от катушки КЗ. Так же следует отметить важный момент. Катушка КЗ заряжает конденсаторы и от избыточной плотности поля, созданного разрядом, и от индуктивности самого сердечника при потреблении тока потребителем. Имеется ввиду, что достигнут баланс между периодами зарядки и разрядки конденсаторов, который обеспечивает достаточный КПД для обозначенного эффекта.
Влиять на управление устройством можно переключением балансовых перемычек на матрице управления (см. фиг. 5). Если их расставлять в определенном порядке (порядок определяется измерением протекания тока и параметрами потребителя), то можно устанавливать время (период, без точного времени) запуска и установления рабочего баланса, который является основным режимом работы устройства, от примерно 30 минут до примерно 48 часов. Необходимость такого управления зависит от потребителя и его модели потребления. Если потребитель постоянная нагрузка, которая не выключается, то в работу можно ввести быстро и не отключать. Если потребитель представляет собой постоянно меняющуюся нагрузку, то нужно выбрать медленный запуск, для проверки работоспособности источника питания при данных видах нагрузки. Первичная схема установки перемычек (см. фиг. 5) - универсальна для всех видов потребителей.
Описанный выше источник питания может применяться для надежного и бесперебойного питания потребителей электрической энергии.
Таким образом на основании приведенного выше описания можно реализовать однофазный/трехфазный источник питания в соответствии с настоящим изобретением.
Возможны несколько сценариев применения настоящего источника питания.
Компенсация падений напряжения в сети.
В результате различных причин, включая различные неисправности, неравномерную нагрузку фаз питающего трансформатора, перегрузки питающего трансформатора на подстанции и т.д. возможны временные падения напряжения в электрической сети. Такие явления оказывают негативное влияние на потребителей электрической энергии, например, критичных к уровню питающего напряжения. Источник питания в соответствии с настоящим изобретением выполнен с возможностью компенсации таких падений напряжения в электрической сети посредством энергии, запасаемой в конденсаторном блоке, для поддержания требуемого уровня питающего напряжения для потребителя в течение заданного времени. С этой целью источник питания посредством измерительных катушек обнаруживает падение напряжения питающей электрической сети, что может привести к анормальному режиму работы потребителя. Посредством программы управления, запрограммированной в блоке управления, источник питания компенсирует падение напряжения в питающей электрической сети посредством разрядки конденсаторов конденсаторного блока в заданные моменты времени для подачи дополнительной энергии в линию потребления.
Компенсация пиков потребления энергии потребителем.
Функционирование потребителя электрической энергии может быть связано с переходными процессами, которые приводят к колебаниям потребления электрической энергии потребителем, сопровождаемым некоторыми пиковыми значениями потребления. Это может быть нежелательным по различным причинам. Источник питания в соответствии с настоящим изобретением выполнен с возможностью компенсации таких пиков потребления энергии потребителем. Причем в моменты сниженной нагрузки потребителя источник питания может аккумулировать энергию в конденсаторном блоке, а в моменты пикового потребления электрической энергии потребителем источник питания может компенсировать данное повышенное потребление, не допуская превышение заданных значений мгновенного потребления энергии из сети.
Снижение потребления электрической энергии из сети.
После первоначального этапа зарядки конденсаторов конденсаторного блока источник питания в соответствии с настоящим изобретением может снизить потребление энергии из электрической сети, в то время как у потребителя потребление остается на необходимом в данный момент уровне. Блок управления в соответствии с программой управления управляет разрядкой конденсаторов таким образом, что ток, формируемый в линии потребления вследствие разрядки конденсаторов, уменьшает ток на входе источника питания относительно выхода на время импульса. При этом, часть энергии разрядки конденсаторов, неизрасходованная на формирование добавочного тока в линии потребления, используется для зарядки упомянутых конденсаторов посредством противофазной обмотки, как описано выше. Ввиду этого, создается непрерывность понижения тока на входе от источника питания, в то время как у потребителя ток не падает. Процесс является дискретным, но частота дискретизации достаточна, для поддержания картины в рабочем состоянии на протяжении заданного периода потребления мощности потребителем.
Таким образом, настоящее изобретение позволяет обеспечить надежное и бесперебойное питание потребителей электрической энергии.
В заявке не указано конкретное программное и аппаратное обеспечение для реализации алгоритма управления, но специалисту в области техники должно быть понятно, что сущность изобретения не ограничена конкретной программной или аппаратной реализацией, и поэтому для осуществления изобретения могут быть использованы любые программные и аппаратные средства известные в уровне техники. Так аппаратные средства могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах, цифровых сигнальных процессорах, устройствах цифровой обработки сигналов, программируемых логических устройствах, программируемых пользователем вентильных матрицах, процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, электронных устройствах, других электронных модулях, выполненных с возможностью осуществлять описанные в данном документе функции, компьютер либо комбинации вышеозначенного.
Хотя отдельно не упомянуто, но очевидно, что, когда речь идет о хранении данных, программ и т.п., подразумевается наличие машиночитаемого носителя данных, примеры машиночитаемых носителей данных включают в себя постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, регистр, кэш-память, полупроводниковые запоминающие устройства, магнитные носители, такие как внутренние жесткие диски и съемные диски, магнитооптические носители и оптические носители, такие как диски CD-ROM и цифровые универсальные диски (DVD), а также любые другие известные в уровне техники носители данных.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкое изобретение, и что данное изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.
Признаки, упомянутые в различных зависимых пунктах формулы, а также реализации, раскрытые в различных частях описания, могут быть скомбинированы с достижением полезных эффектов, даже если возможность такого комбинирования не раскрыта явно.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Однофазный источник питания, предназначенный для подключения между электрической сетью и потребителем электрической энергии, причем источник питания включает в себя: конденсаторный модуль, блок управления, индукционный модуль, входные клеммы, выполненные с возможностью подключения к электрической сети, и выходные клеммы, выполненные с возможностью подключения к потребителю электрической энергии, причем индукционный модуль включает в себя несколько индукторов, соединенных параллельно, причем каждый индуктор состоит из магнитопроводного сердечника, намотанных на него трех основных катушек, причем две основные катушки (К1, К2) являются синфазными, а третья основная катушка (КЗ) является противофазной двум другим, и трех измерительных катушек (Т1-ТЗ), подключенных к блоку управления, причем при прохождении электрического тока через магнитопроводный сердечник создается замкнутое электромагнитное поле, которое генерирует электродвижущую силу в основных катушках; причем каждый магнитопроводный сердечник соединен с одной стороны с входной клеммой, а с другой стороны - с выходной клеммой, конденсаторный модуль включает в себя множество конденсаторов и соединен с основными катушками индукторов индукционного модуля с возможностью зарядки конденсаторов посредством индукционного тока, генерируемого в противофазной основной катушке посредством ЭДС, и последующей разрядки в упомянутые синфазные основные катушки; блок управления соединен с измерительными катушками и выполнен с возможностью приема данных измерений из измерительных катушек и управления зарядкой/разрядкой конденсаторного модуля на основании измерений; причем каждый магнитопроводный сердечник состоит из нескольких перемеженных между собой и пакетированных медных и ферромагнитных пластин.
2. Источник питания по п.1, в котором индукционный модуль включает в себя три индуктора.
3. Источник питания по п.2, в котором конденсаторный модуль включает в себя по пять параллельно соединенных конденсаторов на линию каждого индуктора.
4. Источник питания по п.2, в котором блок управления включает в себя матрицу управления, представляющую собой группу из тридцати измерительных трансформаторов тока, причем группа разбита на подгруппы по десять штук.
5. Источник питания по п.4, в котором через каждую подгруппу из десяти измерительных трансформаторов проходит шина, через которую происходит импульсная зарядка/разрядка линии конденсаторов, соединенной с соответствующим индуктором .
6. Источник питания по любому из пи.1-5 в котором блок управления дополнительно содержит контроллер.
7. Источник питания по любому из пи.1-6, в котором магнитопроводный сердечник содержит по меньшей мере семь медных и по меньшей мере семь ферромагнитных пластин.
8. Источник питания по п.1, в котором между синфазными основными катушками подключен балластовый конденсаторный блок.
9. Трехфазный источник питания, включающий в себя три однофазных источника питания по любому из пи.1-8.
10. Трехфазный источник питания по и.9, в котором конденсаторный модуль включает в себя по пять параллельно соединенных блоков конденсаторов на каждую фазу, причем каждый блок конденсаторов содержит три конденсатора.
11. Трехфазный источник питания по п.9, в котором блок управления включает в себя матрицу управления, состоящую из девяноста измерительных трансформаторов тока, которые сгруппированы в три группы по тридцать штук, причем группы разбиты на подгруппы по десять штук.
PCT/RU2020/050391 2019-12-25 2020-12-23 Промежуточный источник питания WO2021133231A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143739A RU2723677C1 (ru) 2019-12-25 2019-12-25 Промежуточный источник питания
RU2019143739 2019-12-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021133231A1 true WO2021133231A1 (ru) 2021-07-01

Family

ID=71096071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/050391 WO2021133231A1 (ru) 2019-12-25 2020-12-23 Промежуточный источник питания

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2723677C1 (ru)
WO (1) WO2021133231A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756629C1 (ru) * 2021-06-08 2021-10-04 Общество ограниченной ответственности "Русгенерация" Статический накопительный источник промежуточного питания

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8212416B2 (en) * 2008-12-24 2012-07-03 Synergy Energy Inc. Device for filtering harmonics
RU2588592C1 (ru) * 2014-12-17 2016-07-10 Светлана Геннадьевна Шаламова Сетевой фильтр
RU2657233C2 (ru) * 2016-04-12 2018-06-09 Сергей Александрович Скороходов Сетевой фильтр

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI110370B (fi) * 1998-07-31 2002-12-31 Lexel Finland Ab Oy Järjestely elektronisen tehonsäätimen radiohäiriöiden eliminoimiseksi
CN106571745A (zh) * 2015-10-10 2017-04-19 张炳全 静态超级电能机及其应用
CN108233355A (zh) * 2018-05-25 2018-06-29 敏业信息科技（上海）有限公司 共模电磁噪声注入网络及有源电磁干扰滤波器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8212416B2 (en) * 2008-12-24 2012-07-03 Synergy Energy Inc. Device for filtering harmonics
RU2588592C1 (ru) * 2014-12-17 2016-07-10 Светлана Геннадьевна Шаламова Сетевой фильтр
RU2657233C2 (ru) * 2016-04-12 2018-06-09 Сергей Александрович Скороходов Сетевой фильтр

Also Published As

Publication number Publication date
RU2723677C1 (ru) 2020-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2364016C1 (ru) Система и способ для ограничения переменного пускового тока
US10148095B2 (en) Method and apparatus for compensating non-active currents in electrical power networks
CA2687696C (en) Dynamic voltage sag correction
CN104303385B (zh) 电池能量存储器及功率系统
JP6463771B2 (ja) 電気装置
US7092262B2 (en) System and method for pre-charging the DC bus of a utility connected power converter
ITMC20080094A1 (it) Sistema sinergico tra carica batteria e batteria.
US10978961B2 (en) Pulsed rectifier architecture
Azim et al. A fuzzy logic based dynamic voltage restorer for voltage sag and swell mitigation for industrial induction motor loads
WO2021133231A1 (ru) Промежуточный источник питания
JP2002517975A (ja) 電圧切換え装置
JP5033898B2 (ja) 受電設備
JP2013234879A (ja) 直流電源供給装置
Al-duaij Harmonics effects in power system
EP3934083A1 (en) Isolated multi-phase dc/dc converter with reduced quantity of blocking capacitors
RU2756629C1 (ru) Статический накопительный источник промежуточного питания
JP2000032665A (ja) 電力品質補償装置
WO2013133265A1 (ja) セルバランス装置
Jiang et al. Frequency control by aluminum smelter load response in an isolated wind power system: A study for an industrial case
CZ306041B6 (cs) Zařízení k symetrizaci zatížení třífázové elektrické sítě
KR200429523Y1 (ko) 절전형 전력기기
KR100882856B1 (ko) 노이즈필터가 구비된 전원안정화회로
KR101337948B1 (ko) 고조파 파형을 개선한 발전기
US20230029981A1 (en) Auto-Configurable Energy Storage System
RU2264016C1 (ru) Способ защиты трансформатора и устройство для его осуществления (варианты)

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20907817

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20907817

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1