Автономная мультимодульная установка генерирования электрической энергии ограниченной мощности

Использование: в области энергетики и электротехники. Технический результат - повышение надежности установки и стабильности напряжения на шине постоянного тока. Автономная мультимодульная установка генерирования электрической энергии ограниченной мощности состоит из четного количества "n" идентичных модулей генерации, выходы каждых двух модулей генерации попарно соединены с модулем общей шины питания полезной нагрузки, подключенной к модулю полезной нагрузки, модуля общей системы управления, модуля общего внешнего пускового устройства, подключенного к модулю общей шины питания полезной нагрузки. При этом каждый модуль генерации включает по меньшей мере последовательно соединенные свободнопоршневой двигатель Стирлинга с интегрированным линейным генератором с постоянными магнитами, настроечную резонансную емкость и выпрямительный блок, параллельно подключенные к линейному генератору и настроечной резонансной емкости блок балластной нагрузки, вторичную цепь модуля общего внешнего пускового устройства, собственную систему управления, выполненную с возможностью контроля тока и напряжения линейного генератора, тока выпрямительного блока, температуры тепловой головки двигателя Стирлинга, управления включением вторичной цепи модуля общего внешнего пускового устройства в функции температурного режима тепловой головки двигателя Стирлинга регулирования блока балластной нагрузки и управления включением выпрямительного блока при достижении температуры, при которой линейный генератор вырабатывает номинальную мощность. Выходы выпрямительного блока являются выходами модуля генерации. Выходы отрицательной полярности всех выпрямительных модулей объединены, формируя шину отрицательного потенциала модуля общей шины питания полезной нагрузки. Выходы положительной полярности каждого из двух выпрямительных блоков модулей генерации соединены с первым и вторым крайним выводами уравнительного дросселя, а средний вывод уравнительного дросселя подключен к общей точке положительного потенциала модуля общей шины питания полезной нагрузки. Модуль общей системы управления выполнен с возможностью контроля собственных систем управления каждого модуля генерации и тока модуля общей шины питания полезной нагрузки, напряжения модуля полезной нагрузки, управления включением питания модуля полезной нагрузки и управления включением модуля общего внешнего пускового устройства и управления первичной цепью модуля общего внешнего пускового устройства в функции температурного режима тепловой головки двигателя Стирлинга. Модуль общего внешнего пускового устройства выполнен с возможностью одновременного запуска каждого модуля генерации. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергетики и электротехники, в частности, к устройствам для преобразования термодинамической энергии в электрическую, и может быть использовано в качестве источника электрической энергии в системах электропитания автономных электроэнергетических комплексах.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Система электропитания, являясь одной из основных частей автономных объектов, определяет их надежность, эффективность, ремонтопригодность и сроки активного функционирования.

Перспективным направлением является разработка и широкое внедрение энергетических установок на основе двигателей Стирлинга. Свободно поршневой двигатель Стирлинга (СПДС) является теплодинамической системой наружного сгорания, предназначенной для преобразования тепловой энергии в механическую энергию возвратно-поступательного движения. СПДС характеризуется двумя главными движущимися частями: вытеснителем и рабочим поршнем. Оба работают в замкнутой среде гелия, снабжаются тепловой энергией и не связаны механически друг с другом.

Преимуществом таких систем является:

- низкий уровень шума и вибрации;

- малая токсичность отработавших газов;

- работа на различных видах топлива, как традиционных - газ, нефтепродукты, так и нетрадиционных - биогаз, уголь, отходы лесной промышленности, а также солнечной и радиоизотопной энергии тепла;

- большой ресурс работы без обслуживания, т.к. не требуется масляная смазка, отсутствует шатунно-кривошипный механизм и редуктор.

Двигатель Стирлинга, относящийся к классу двигателей с внешним подводом теплоты, является уникальной тепловой машиной. Циклические процессы сжатия и расширения в таком двигателе происходят при различных значениях температуры, а управление потоком рабочего тела осуществляется путем изменения его объема.

В уровне техники известны устройства генерирования электрической энергии на основе свободнопоршневого двигателя Стирлинга с интегрированным в его структуру линейным генератором с постоянными магнитами при возвратно-поступательном движении индуктора.

Известна система для генерирования электроэнергии (RU 2444633 С2, 10.03.2012), содержащая устройство для преобразования термодинамической энергии в электрическую, выполненное таким образом, что процесс преобразования энергии выполняют с одинаковым кпд, независимо от того, какое количество раз его выполняют в единицу времени.

Также известна электрическая схема, используемая совместно с двигателем Стирлинга с интегрированным линейным генератором, для преобразования энергии (US 8559197 В2, 15.10.2013), содержащая в одном из вариантов выполнения настроечную емкость, выпрямитель и инвертор. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности наращивания мощности нагрузки за счет параллельной работы генераторов.

Наиболее близким по технической сущности является гибридный источник электрической энергии, состоящий из двигателя Стирлинга и линейного генератора (US 2009/0206667 А1, 20.08.2009), содержащий два свободнопоршневых двигателя Стирлинга с интегрированными линейными генераторами, выпрямители, аккумуляторную батарею, регулируемый балластный резистор и преобразователь DC/DC.

Указанное устройство выполнено на основе двухмодульной системы, каждая из которых содержит линейные генераторы и выпрямительные блоки, включенные в параллель. Недостатком известного устройства является ограниченное число генерирующих модулей системы.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей, представленной изобретением, является наращивание полезной мощности за счет использования "n" идентичных модулей генерации, которые формируют энергетический блок требуемой мощности, при этом каждый из модулей генерации содержит свободнопоршневой двигатель Стирлинга с интегрированным линейным генератором, выпрямительный блок и блок регулируемой балластной нагрузки.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности установки и стабильности напряжения на шине постоянного тока.

Поставленный технический результат достигается тем, что установка снабжена модулем общего внешнего пускового устройства, обеспечивающим одновременный запуск всех модулей генерации, что исключает индивидуальные пусковые устройства в каждом модуле генерации и тем самым повышает надежность и улучшает массогабаритные показатели установки.

Включение двух обмоточных уравнительных дросселей в модуль общей шины питания полезной нагрузки установки с четным числом модулей генерации обеспечивает стабильность напряжения и улучшает показатели электромагнитной совместимости устройства.

Модуль общей системы управления установкой обеспечивает необходимый алгоритм работы модулей генерации и нагрузки по их включению и выключению.

Технический результат обеспечивается тем, что автономная мультимодульная установка генерирования электрической энергии ограниченной мощности состоит из четного количества "n" идентичных модулей генерации, при этом выходы каждых двух модулей генерации попарно соединены с модулем общей шины питания полезной нагрузки (8), подключенной к модулю полезной нагрузки, модуля общей системы управления (9), модуля общего внешнего пускового устройства (7), подключенного к модулю общей шины питания полезной нагрузки, при этом каждый модуль генерации включает, по меньшей мере, последовательно соединенные свободнопоршневой двигатель Стирлинга (1) с интегрированным линейным генератором с постоянными магнитами (2), настроечную резонансную емкость (3) и выпрямительный блок (4), параллельно подключенные к линейному генератору (2) и настроечной резонансной емкости (3) блок балластной нагрузки (5), вторичную цепь модуля общего внешнего пускового устройства (7); собственную систему управления (6), выполненную с возможностью контроля тока и напряжения генератора, тока выпрямительного блока, температуры тепловой головки двигателя Стирлинга, управления включением вторичной цепи модуля общего внешнего пускового устройства в функции температурного режима тепловой головки двигателя Стирлинга (16), регулирования блока балластной нагрузки (5), управления включением выпрямительного блока (4) при достижении температуры, при которой линейный генератор вырабатывает номинальную мощность, при этом выходы выпрямительного блока (4) являются выходами модуля генерации, выходы отрицательной полярности всех выпрямительных модулей (4) объединены, формируя шину отрицательного потенциала модуля общей шины питания полезной нагрузки (8), выходы положительной полярности каждого из двух выпрямительных блоков (4) модулей генерации соединены с первым (24) и вторым (25) крайним выводами уравнительного дросселя (27), а средний вывод (26) уравнительного дросселя подключен к общей точке положительного потенциала модуля общей шины питания полезной нагрузки (8), модуль общей системы управления (9) выполнен с возможностью контроля собственных систем управления (6) каждого модуля генерации, тока модуля общей шины питания полезной нагрузки (8), напряжения модуля полезной нагрузки, управления включением питанием модуля полезной нагрузки, управления включением модуля общего внешнего пускового устройства (7) и управления первичной цепью модуля общего внешнего пускового устройства (7) в функции температурного режима тепловой головки двигателя Стирлинга, при этом модуль общего внешнего пускового устройства выполнен с возможностью одновременного запуска каждого модуля генерации.

В некоторых вариантах реализации модуль общего внешнего пускового устройства содержит инвертор (19), управляемый ШИМ-сигналом от модуля общей системы управления (9), при этом входы инвертора подключены к модулю общей шины питания полезной нагрузки (8), а выходы подключены к первичной цепи модуля общего пускового устройства (7), являющейся первичной обмоткой многообмоточного трансформатора (20), каждая вторичная обмотка (21) которого является вторичной цепью модуля общего внешнего пускового устройства (7).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Признаки и преимущества настоящего технического решения станут очевидными из приводимого ниже подробного описания и прилагаемых чертежей, на которых изображено:

на фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого изобретения.

На фиг. 2. представлена структурная схема примера реализации заявляемого устройства на примере четырехмодульной (n=4) системы генерации.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

МГ1, МГ2, МГ3, МГ4 - Модули генерации

ОСУ - Общая система управления

Uг - Напряжение генератора

Iг - Ток генератора

Iн - Ток нагрузки выпрямительного блока

Iаб - Ток аккумуляторной батареи

Uн - Напряжение шины постоянного тока

Т - Температура тепловой головки двигателя Стирлинга

1 - Двигатель Стирлинга

2 - Линейный генератор с постоянными магнитами

3 - Настроечная резонансная емкость

4 - Выпрямительный блок

5 - Блок балластной нагрузки

6 - Собственная система управления модуля генерации

7 - Модуль общего внешнего пускового устройства

8 - Модуль общей шины питания полезной нагрузки

9 - Модуль общей системы управления

10 - Аккумуляторная батарея (АБ)

11 - Первый вывод настроечной резонансной емкости

12 - Второй вывод настроечной резонансной емкости

13 - Входное реле подключения выпрямительного блока

14 - Датчик тока генератора

15 - Датчик переменного напряжения модуля генерации

16 - Сигнал датчика температуры

17 - Реле подключения нагрузки

18 - Полезная нагрузка

19 - Инвертор модуля общего внешнего пускового устройства

20 - Многообмоточный трансформатор инвертора

21 - Вторичная обмотка трансформатора инвертора

22 - Реле общего внешнего пускового устройства

23 - Датчик тока аккумуляторной батареи (АБ)

24, 25, 26 - Выводы уравнительного дросселя

27 - Уравнительный дроссель

28 - Реле питания инвертора

29 - Сигнал управления реле подключения нагрузки

30 - ШИМ-сигнал управления инвертором

31 - Сигнал управления реле питания инвертора

32 - Датчик напряжения постоянного тока

33 - Сигнал управления реле пуска

34 - Сигнал управления блоком балластной нагрузки

35 - Сигнал включения выпрямительного блока

36 - Датчик тока нагрузки выпрямительного блока

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Автономная установка генерирования электрической энергии ограниченной мощности представляет собой модульный вариант исполнения, который можно транспортировать в собранном виде и который представляет собой энергетическую единицу. Это микроэнергосистема, расположенная в погодозащищенных контейнерах на раме открытого исполнения и предназначенная для использования как основной автономный источник электроснабжения, работающий на любых видах топлива: природный газ, пропан-бутан, дизельное топливо, дрова, опилки, пеллеты, уголь и т.д.

Изобретение будет лучше понятно после ознакомления с нижеследующим свободным описанием работы установки с использованием ссылок на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого изобретения. Установка содержит четное число модулей генерации и модуль общей системы управления установкой (9), осуществляющий управление одновременным запуском всех модулей генерации, реализуемое модулем общего внешнего пускового устройства (7), которое включает в себя первичную цепь и вторичную цепь.

При этом каждый модуль генерации предназначен для преобразования вида электрической энергии, вырабатываемой генератором. В его состав (фиг. 1) могут входить по меньшей мере последовательно соединенные свободнопоршневой двигатель Стирлинга (1) с интегрированным линейным генератором с постоянными магнитами (2), настроечная резонансная емкость (3) и выпрямительный блок (4), преобразующий переменное напряжение линейного генератора в постоянное напряжение. Настроечная резонансная емкость (3) настроена на частоту 50 Гц, что обеспечивает коррекцию коэффициента мощности модуля генерации, компенсируя падение напряжения на индуктивности статорной обмотки линейного генератора (2).

К линейному генератору (2) и настроечной резонансной емкости (3) параллельно подключены блок балластной нагрузки (5) и вторичная цепь модуля общего внешнего пускового устройства (7). В состав каждого модуля генерации входит также собственная система управления (6), которая осуществляет определенный алгоритм работы модуля генерации и выполнена с возможностью контроля тока и напряжения линейного генератора (2), тока выпрямительного блока (4), температуры тепловой головки двигателя Стирлинга (1).

Собственные системы управления (6) модулей генерации выполнены с возможностью контроля и управления модулем общей системы управления установкой (9). Собственная система управления (6) каждого модуля генерации выполнена с возможностью управления включением вторичной цепи модуля общего внешнего пускового устройства в функции температурного режима тепловой головки двигателя Стирлинга (16), регулирования блока балластной нагрузки (5), управления включением выпрямительного блока (4) при достижении температуры, при которой линейный генератор (2) вырабатывает номинальную мощность.

В частности, на основании полученных параметров модуля генерации (температуры тепловой головки двигателя Стирлинга) при достижении температуры 200°С подается сигнал управления с модуля общей системы управления установкой (9) на модуль общего внешнего пускового устройства (7), который на время 1 с подключает вторичную цепь модуля общего внешнего пускового устройства (7) к первичной. Одновременно с этим, по сигналу модуля общей системы управления установкой (9) к модулю общего внешнего пускового устройства (7) подключается аккумуляторная батарея (10), вырабатывается переменное напряжение с частотой 50 Гц. Это напряжение со вторичной цепи модуля общего внешнего пускового устройства (7) прикладывается к обмотке статора линейного генератора (2), переводя линейный генератор в двигательный режим. Магнитная система генератора получает первоначальный пусковой толчок, приводящий к возвратно-поступательному движению индуктора генератора с частотой 50 Гц за счет собственной резонансной частоты механической системы двигателя Стирлинга.

По мере роста температуры тепловой головки двигателя увеличивается электрическая мощность линейного генератора, который нагружается в это время балластной нагрузкой с блока балластной нагрузки (5). При достижении температуры 500-550°С линейный генератор вырабатывает номинальную мощность.

При этом собственная система управления (6) вырабатывает сигнал включения выпрямительного блока (4) к линейному генератору (2). Блок регулируемой балластной нагрузки (5) управляется сигналом с собственной системы управления (6) в функции разности тока генератора и тока нагрузки выпрямительного блока. Чем больше ток нагрузки, тем меньше ток балластной нагрузки. Таким образом, каждый модуль генерации вырабатывает электрическую энергию с постоянной мощностью, соответствующей номинальной величине 1 кВт, а суммарная мощность нагрузки будет определяться суммой номинальных мощностей "n" модулей генерации.

Выходы выпрямительных блоков (4) каждого модуля генерации являются выходами модулей генерации, при этом выходы отрицательной полярности объединены и формируют шину отрицательного потенциала модуля общей шины питания полезной нагрузки (8), в то время как выходы положительной полярности каждых двух выпрямительных блоков (4) модулей генерации соединены с первым (24) и вторым (25) крайними выводами уравнительного дросселя (27), а средний вывод дросселя (26) подключен к общей точке положительного потенциала модуля общей шины питания полезной нагрузки (18).

К положительной и отрицательной шинам подключена аккумуляторная батарея, обеспечивающая питание систем управления и других элементов устройства на период пуска модулей генерации и питание нагрузки при переходных процессах.

Модуль общей системы управления (9) осуществляет контроль за состоянием модулей генерации (контроль и управление собственных систем управления (6)), аккумуляторной батареи и управление нагрузкой, в частности управляет включением питания модуля полезной нагрузки (8), включением модуля общего внешнего пускового устройства (7) и управляет первичной цепью модуля общего внешнего пускового устройства (7) в функции температурного режима тепловой головки Стирлинга.

Один из примеров реализации предлагаемой автономной мультимодульной установки генерирования электрической энергии ограниченной мощности представлен на фиг. 2, структурно отражающей схему реализации устройства на примере четырехмодульной (n=4) системы генерации.

Каждый линейный генератор (2) подключен к первому выводу (11) настроечной резонансной емкости (3). Второй вывод настроечной резонансной емкости (12) подключен к первому входу выпрямительного блока (4) через входное реле (13), управляемое сигналом собственной системы управления (6) модуля генерации, а второй вход выпрямительного блока (4) подключен через датчик тока нагрузки (36) ко второму выходу линейного генератора (2), причем между вторым выводом настроечной резонансной емкости (12) и вторым выходом генератора включен датчик переменного напряжения (15) и датчик тока (14), сигналы с которых поступают на входы систем управления (6) и (9), причем на вход собственной системы управления (6) каждого модуля генерации поступает также сигнал температурного режима тепловой головки двигателя Стирлинга (16), а с выхода собственной системы управления (6) каждого модуля генерации поступает сигнал управления блоком регулируемой балластной нагрузки (5), входы которого подключены ко второму выводу настроечной резонансной емкости (12) и второму выходу линейного генератора (2). Отрицательные выходы всех выпрямительных модулей объединены и подключены через датчик тока аккумуляторной батареи (23) к отрицательному полюсу аккумуляторной батареи (10), формируя шину отрицательного потенциала модуля общей шины питания (8) полезной нагрузки (18). Положительный выход шины питания полезной нагрузки подключен к полезной нагрузке (18) и датчику напряжения постоянного тока (32).

На входы этих собственных систем управления (6) поступают сигналы с датчиков переменного напряжения (15) и тока генератора (14), датчика тока выпрямительного блока (36) и сигнал с датчика температуры тепловой головки двигателя (16).

При достижении температуры 200°С подается сигнал управления реле пуска (33) и контакт реле (22) на время 1 с подключает вторичную обмотку трансформатора инвертора (21) ко входу линейного генератора. При этом вход инвертора (19) через контакт реле (28) по сигналу (31) модуля общей системы управления (9) подключается к аккумуляторной батареи (10), и под воздействием сигнала (30) инвертор вырабатывает переменное напряжение с частотой 50 Гц. Это напряжение со вторичной обмотки (21) трансформатора инвертора (20) прикладывается к обмотке статора линейного генератора (2), переводя линейный генератор в двигательный режим. На втором выводе настроечной резонансной емкости (12) появляется переменное напряжение 240 В, 50 Гц, которое с датчика переменного напряжения (15) поступает на вход собственной системы управления (6). При достижении температуры 500-550°С генератор вырабатывает номинальную мощность и вырабатывается сигнал включения выпрямительного блока (35), подключая через контакт-реле (13) вход выпрямительного блока (4) к линейному генератору (2). Блок регулируемой балластной нагрузки управляется сигналом (34) с собственной системы управления (6).

Выходы выпрямительных блоков (4) каждого модуля генерации являются выходами модулей генерации, при этом выходы отрицательной полярности объединены и формируют шину отрицательного потенциала модуля общей шины питания полезной нагрузки (8), в то время как выходы положительной полярности каждых двух выпрямительных блоков (4) модулей генерации соединены с первым (24) и вторым (25) крайними выводами уравнительного дросселя (27), а средний вывод дросселя (26) подключен к общей точке положительного потенциала модуля общей шины питания полезной нагрузки (18).

К положительной и отрицательной шинам подключена аккумуляторная батарея, обеспечивающая питание систем управления и других элементов устройства на период пуска модулей генерации и питание нагрузки при переходных процессах.

Модуль общей системы управления (9) осуществляет контроль за состоянием модулей генерации, аккумуляторной батареи и управление нагрузкой.

Использование изобретения позволяет получить значительно большую электрическую мощность на выходе, что соответствует решению задачи повышения мощности энергоустановки и повышению надежности при запуске.

Вышеприведенное описание поясняет и никоим образом не ограничивает настоящее изобретение. Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на примерный вариант осуществления, следует понимать, что пояснения, использованные в данном документе, являются иллюстрационными, а не ограничивающими. Изменения могут быть сделаны в пределах компетенции прилагаемой формулы изобретения. Хотя настоящее изобретение описано в данном документе со ссылкой на конкретные средства, материалы и варианты осуществления, настоящее изобретение не ограничивается частностями, раскрытыми в данном документе; скорее, настоящее изобретение распространяется на все функционально эквивалентные структуры, способы и применения, находящиеся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.

1. Автономная мультимодульная установка генерирования электрической энергии ограниченной мощности, состоящая из
- четного количества "n" идентичных модулей генерации, выходы каждых двух модулей генерации попарно соединены с модулем общей шины питания полезной нагрузки (8), подключенной к модулю полезной нагрузки,
- модуля общей системы управления (9),
- модуля общего внешнего пускового устройства (7), подключенного к модулю общей шины питания полезной нагрузки (8);
при этом каждый модуль генерации включает, по меньшей мере,
- последовательно соединенные свободнопоршневой двигатель Стирлинга (1) с интегрированным линейным генератором с постоянными магнитами (2), настроечную резонансную емкость (3) и выпрямительный блок (4),
- параллельно подключенные к линейному генератору (2) и настроечной резонансной емкости (3) блок балластной нагрузки (5), вторичную цепь модуля общего внешнего пускового устройства (7),
- собственную систему управления (6), выполненную с возможностью
контроля тока и напряжения линейного генератора (2), тока выпрямительного блока (4), температуры тепловой головки двигателя Стирлинга (1),
управления включением вторичной цепи модуля общего внешнего пускового устройства в функции температурного режима тепловой головки двигателя Стирлинга (16),
регулирования блока балластной нагрузки (5),
управления включением выпрямительного блока (4) при достижении температуры, при которой линейный генератор (2) вырабатывает номинальную мощность;
при этом выходы выпрямительного блока (4) являются выходами модуля генерации,
выходы отрицательной полярности всех выпрямительных модулей (4) объединены, формируя шину отрицательного потенциала модуля общей шины питания полезной нагрузки (8),
выходы положительной полярности каждого из двух выпрямительных блоков (4) модулей генерации соединены с первым (24) и вторым (25) крайним выводами уравнительного дросселя (27), а средний вывод (26) уравнительного дросселя подключен к общей точке положительного потенциала модуля общей шины питания полезной нагрузки (8);
модуль общей системы управления (9) выполнен с возможностью
контроля собственных систем управления (6) каждого модуля генерации, тока модуля общей шины питания полезной нагрузки (8), напряжения модуля полезной нагрузки,
управления включением питания модуля полезной нагрузки,
управления включением модуля общего внешнего пускового устройства (7) и управления первичной цепью модуля общего внешнего пускового устройства (7) в функции температурного режима тепловой головки двигателя Стирлинга;
при этом модуль общего внешнего пускового устройства выполнен с возможностью одновременного запуска каждого модуля генерации.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что модуль общего внешнего пускового устройства содержит инвертор (19), управляемый ШИМ-сигналом от модуля общей системы управления (9), при этом входы инвертора подключены к модулю общей шины питания полезной нагрузки (8), а выходы подключены к первичной цепи модуля общего пускового устройства (7), являющейся первичной обмоткой многообмоточного трансформатора (20), каждая вторичная обмотка (21) которого является вторичной цепью модуля общего внешнего пускового устройства (7).



 

Похожие патенты:

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - обеспечение возможности поддерживать в заданных пределах отклонения напряжения и частоты переменного тока на сборных шинах электроэнергетического комплекса.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение точности определения момента включения выключателя и автоматический контроль идентичности чередования фаз двух электроэнергетических систем.

Изобретение касается установки по производству электроэнергии. Установка (1) содержит, по меньшей мере, частично погруженные в воду устройства (14, 16, 18, 20) производства электроэнергии.

Изобретение относится к электротехнике и, в частности, к системам электроснабжения. Многоканальная система электроснабжения содержит N идентичных каналов генерирования переменного тока, каждый из которых состоит из последовательно соединенных двигателя, m-фазного генератора, основных фидеров, выпрямителя, инвертора и силового фильтра.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение возможности соразмерного ввода мощности в сеть от независимых друг от друга питающих блоков.

Область применения - в системах оценки корректности функционирования автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) и систем возбуждения (СВ) генераторов электростанций.

Использование: в области электротехники. Технический результат - увеличение выходной мощности и повышение надежности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления множеством силовых преобразователей, в частности электронных частотных преобразователей, посредством беспроводной связи.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе электроснабжения потребителей, расположенных вдоль трасс. .

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

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - уменьшение степени использования электрохимической энергетической установки для питания оборудования и как следствие увеличение срока службы электрохимической энергетической установки и автономности системы электропитания. Питание электрооборудования (5), такого как телекоммуникационная станция, осуществляется преимущественно за счет нестабильного источника питания (6) с минимальным использованием батарей (31) и электрохимической энергетической установки (4) с топливными элементами. Оборудование и энергетическая установка питаются за счет источника для вырабатывания и накопления топлива в энергетической установке, когда мощность источника превосходит рабочую мощность оборудования, а батареи полностью заряжены. Расход топлива в энергетической установке, питание оборудования за счет энергетической установки и заряд батарей за счет энергетической установки осуществляется, когда мощность батарей достигает порогового значения мощности при разряде и пока батареи не достигнут полного заряда. 5 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в гидроэлектрических турбинах. Техническим результатом является обеспечение оптимизации производительности отдельных турбин и группы турбин. Система массива гидроэлектрических турбин содержит массив турбинных систем и управляющий контроллер. Каждая турбинная система массива содержит гидроэлектрическую турбину и систему управления. Система управления содержит: систему преобразователя, выполненную с возможностью преобразования мощности переменного тока, подаваемой генератором, соединенным с гидроэлектрической турбиной, и имеющей напряжение и частоту, которые зависят от скорости вращения гидроэлектрической турбины, в мощность переменного тока, имеющую напряжение и частоту системы передачи, для передачи мощности переменного тока к приемной подстанции; и модуль управления, выполненный с возможностью взаимодействия с системой преобразователя для регулирования напряжения переменного тока, подаваемого генератором. Управляющий контроллер определяет уровень производительности множества гидроэлектрических турбин в пределах массива и инструктирует модуль управления по меньшей мере одной из турбинных систем для регулирования напряжения переменного тока, подаваемого генератором, для изменения мощности, генерируемой по меньшей мере одной из турбинных систем, чтобы управлять, таким образом, всей мощностью, генерируемой массивом. 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение стабильной работы при максимально возможно низком отношении короткого замыкания. Способ управления парком (200) ветроустановок, содержащим несколько ветросиловых установок (202), заключается в подаче трехфазного тока в точке (204) общего присоединения, идентификации напряжения (UN) электросети в точке общего присоединения, сравнении напряжения (UN) электросети, которое идентифицировано в точке (204) общего присоединения, по меньшей мере, с одним предварительно определенным заданным значением, определении заданных значений для ветросиловых установок (202) в зависимости от сравнения, проведенного, чтобы удовлетворять критерию стабильности в точке (204) общего присоединения, передаче определенных заданных значений в модули (212) управления станций отдельных ветросиловых установок (202) и выработке электрического тока в каждой из ветросиловых установок (202) в зависимости от предварительно определенных заданных значений, которые должны объединенным образом подаваться в точке (204) общего присоединения. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 13 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение эксплуатационных характеристик внутри ветряной фермы и повышение КПД ее работы. Ветряная ферма (1) для выработки электроэнергии из ветра содержтит: по меньшей мере две ветряные турбины (2) для выработки электроэнергии и общее устройство (8) подачи для подачи выработанной электроэнергии или ее части в сеть (14) электропитания, при этом ветряные турбины (2) и устройство (8) подачи соединены через электрическую сеть (4) напряжения постоянного тока, для того чтобы подавать электроэнергию, вырабатываемую соответствующими ветряными турбинами (2) в виде постоянного электрического тока, в общее устройство (8) подачи, при этом сеть (4) напряжения постоянного тока имеет напряжение постоянного электрического тока в диапазоне 5-10 кВ, и каждая ветряная турбина (2) содержит следующие элементы: генератор (18) для генерирования переменного электрического тока, выпрямитель (20) для выпрямления сгенерированного переменного электрического тока в первый постоянный ток, имеющий первое напряжение постоянного тока, и повышающий преобразователь (30) для повышения первого постоянного тока и первого напряжения постоянного тока до второго постоянного тока и второго напряжения постоянного тока, которое выше, чем первое напряжение постоянного тока, при этом сеть напряжения постоянного тока включает в себя шину (6) и множество соединений линий, и при этом второе напряжение постоянного тока подается в сеть напряжения постоянного тока ветряной фермы. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использован многоступенчатыми полупроводниковыми преобразователями. Техническим результатом является уменьшение доли верхних гармоник выходного переменного напряжения. Осуществляется способ управления несколькими включенными параллельно своими контактными выводами (21) переменного напряжения многоступенчатыми полупроводниковыми преобразователями (2), содержащими каждый последовательную схему из двухполюсных подмодулей. При этом каждый из подмодулей содержит по меньшей мере два управляемых электронных переключателя и накопитель энергии, при этом управляемые электронные переключатели включены последовательно с образованием последовательной схемы. Последовательная схема расположена параллельно накопителю энергии. В способе на соответствующем контактном выводе (21) переменного напряжения многоступенчатых полупроводниковых преобразователей (2) создается ступенчатое изменение напряжения. При этом изменение напряжения второго многоступенчатого полупроводникового преобразователя смещается во времени относительно изменения напряжения первого многоступенчатого полупроводникового преобразователя. Преобразовательный узел (1) содержит средства для задержки во времени изменения переменного напряжения по меньшей мере одного многоступенчатого полупроводникового преобразователя (2) относительно изменения переменного напряжения другого многоступенчатого полупроводникового преобразователя (2). 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для подачи электрической мощности в электрическую сеть энергоснабжения. Способ подачи электрической мощности (Ps) в электрическую сеть энергоснабжения осуществляют (120) посредством по меньшей мере первого и второго ветровых парков (112). Первая электрическая мощность (PP1) ветрового парка предоставляется посредством первого ветрового парка (112) для подачи в электрическую сеть энергоснабжения (120), и вторая электрическая мощность (PP2) ветрового парка предоставляется посредством второго ветрового парка (112) для подачи в электрическую сеть энергоснабжения (120), а из упомянутых по меньшей мере первой и второй мощностей (PP1, PP2) ветровых парков генерируется суммарная отдаваемая мощность (Ps), которая подается в электрическую сеть (120) энергоснабжения, причем центральный блок (2) управления предназначен для управления суммарной подаваемой мощностью и управляет предоставлением по меньшей мере первой и второй мощностей (PP1, PP2) ветровых парков. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – обеспечение поддержки сети посредством ветроэнергетических установок или ветряных парков. Согласно способу ввода электрической мощности по меньшей мере одной ветроэнергетической установки (100) или ветряного парка (112) в электрическую сеть (120) электроснабжения с сетевым напряжением (U) и сетевой частотой (f), причем способ предназначен для ввода электрической активной мощности (Р) и электрической реактивной мощности (Q), и вводимая активная мощность (Р) может регулироваться через управление (R1, R2) активной мощностью в зависимости от сетевого состояния (U, f) сети и/или вводимая реактивная мощность (Q) может регулироваться через управление реактивной мощностью в зависимости от по меньшей мере одного сетевого состояния (U, f), и управление (R1, R2) активной мощностью или управление реактивной мощностью задают вводимое заданное значение, которое, соответственно, устанавливается посредством функции (Fs) регулирования в зависимости от по меньшей мере одного сетевого состояния (U, f), причем функция (Fs) регулирования задается с помощью опорных точек (ST1, ST2, ST3), которые определяются парой значений ([Pi, fi]) из, соответственно, одного значения для активной мощности (Р) или реактивной мощности (Q) и значения для сетевого состояния (U, f). 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение взаимного резервирования питания секций сборных шин при питании одной из секций от сети с изолированной нейтралью, а другой – от сети с резисторно-заземленной нейтралью. На подстанции трехфазного переменного тока, содержащей две секции сборных шин, к каждой из которых через коммутационные аппараты подключены питающая линия электропередачи (ЛЭП) и отходящие линии электропередачи (ЛЭП), а также перемычку, подключенную через два выключателя к секциям сборных шин, и устройства измерения и релейной защиты, установленные в цепях ЛЭП, установлено устройство с пороговой вольтамперной характеристикой, подключенное между перемычкой и землей, при этом первая секция сборных шин питающей линией электропередачи соединена с сетью с изолированной нейтралью, а вторая секция сборных шин другой питающей линией соединена с сетью с резисторно-заземленной нейтралью. В качестве устройства с пороговой вольтамперной характеристикой использован разрядник вакуумный управляемый (РВУ) с блоком управления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование – в области электротехники. Технический результат - исключение перерыва питания потребителей и связанного с ним ущерба от недоотпуска электроэнергии. Согласно изобретению подстанция среднего напряжения содержит две системы сборных шин, питающиеся от двух независимых источников переменного тока высокого напряжения с различным способом заземления нейтрали, с подключенными к ним через выключатели присоединениями с трехфазными трансформаторами тока, а также устройства релейной защиты, установленные в цепи каждого присоединения, системы сборных шин соединены перемычкой в виде последовательно соединенных выключателя и кабеля, и к системе сборных шин с изолированной нейтралью дополнительно подключено устройство релейной защиты от однофазных замыканий на землю, измерительный орган которого подключен в нулевой провод трехфазного трансформатора тока, а исполнительный орган - к цепям отключения выключателя присоединения. 1 ил.

Использование: в области энергетики и электротехники. Технический результат - повышение надежности установки и стабильности напряжения на шине постоянного тока. Автономная мультимодульная установка генерирования электрической энергии ограниченной мощности состоит из четного количества n идентичных модулей генерации, выходы каждых двух модулей генерации попарно соединены с модулем общей шины питания полезной нагрузки, подключенной к модулю полезной нагрузки, модуля общей системы управления, модуля общего внешнего пускового устройства, подключенного к модулю общей шины питания полезной нагрузки. При этом каждый модуль генерации включает по меньшей мере последовательно соединенные свободнопоршневой двигатель Стирлинга с интегрированным линейным генератором с постоянными магнитами, настроечную резонансную емкость и выпрямительный блок, параллельно подключенные к линейному генератору и настроечной резонансной емкости блок балластной нагрузки, вторичную цепь модуля общего внешнего пускового устройства, собственную систему управления, выполненную с возможностью контроля тока и напряжения линейного генератора, тока выпрямительного блока, температуры тепловой головки двигателя Стирлинга, управления включением вторичной цепи модуля общего внешнего пускового устройства в функции температурного режима тепловой головки двигателя Стирлинга регулирования блока балластной нагрузки и управления включением выпрямительного блока при достижении температуры, при которой линейный генератор вырабатывает номинальную мощность. Выходы выпрямительного блока являются выходами модуля генерации. Выходы отрицательной полярности всех выпрямительных модулей объединены, формируя шину отрицательного потенциала модуля общей шины питания полезной нагрузки. Выходы положительной полярности каждого из двух выпрямительных блоков модулей генерации соединены с первым и вторым крайним выводами уравнительного дросселя, а средний вывод уравнительного дросселя подключен к общей точке положительного потенциала модуля общей шины питания полезной нагрузки. Модуль общей системы управления выполнен с возможностью контроля собственных систем управления каждого модуля генерации и тока модуля общей шины питания полезной нагрузки, напряжения модуля полезной нагрузки, управления включением питания модуля полезной нагрузки и управления включением модуля общего внешнего пускового устройства и управления первичной цепью модуля общего внешнего пускового устройства в функции температурного режима тепловой головки двигателя Стирлинга. Модуль общего внешнего пускового устройства выполнен с возможностью одновременного запуска каждого модуля генерации. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх