Ветродизельная система автономного электроснабжения



Ветродизельная система автономного электроснабжения
Ветродизельная система автономного электроснабжения
Ветродизельная система автономного электроснабжения

 


Владельцы патента RU 2588613:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А," (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) (RU)

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.

 

Изобретение относится к сфере альтернативной энергетики и может быть использовано для электроснабжения отдельных изолированных потребителей, в частности сельских поселений, коттеджных, дачных поселков, фермерских хозяйств, малых предприятий различного назначения, отдаленных нефтепромысловых участков.

Известна система автономного электроснабжения, содержащая ветрогенератор, преобразователь солнечной энергии в электрическую, аккумуляторные батареи, выходы которых через инвертор напряжения и распределительное устройство подключены к нагрузке, узел управления, входы-выходы которого подключены к соответствующим входам-выходам управления инвертора и распределительного устройства. Ветрогенератор и преобразователь солнечной энергии в электрическую соединены с секциями аккумуляторных батарей через блок заряда аккумуляторных батарей, вход управления которого подключен к выходу узла управления (патент РФ №2452637, МПК В60Р 3/00, опубл. 10.06.2012).

Недостатком известной системы является то, что в ней не предусмотрена возможность бесперебойного электроснабжения потребителей при длительном штиле и отсутствии солнечной инсоляции.

Известна также система автономного электроснабжения, содержащая ветроэнергетические установки, дизель-генераторы, синхронный компенсатор и электробойлер, а также автоматическую систему, которая осуществляет управление всеми элементами системы, регулируя уровень загрузки синхронного компенсатора и балластной нагрузки в зависимости от мгновенной мощности ветроэнергетических установок, нагрузки системы электроснабжения и возможности дизель-генераторов по поддержанию частоты и напряжения (патент РФ №113309, МПК F03D 9/00, опубл. 10.02.2011).

Недостатком данного аналога является сложность конструкции. Кроме того, применение указанной ветродизельный системы является целесообразным только для достаточно больших мощностей.

Прототипом настоящего изобретения является ветродизельная система автономного электроснабжения, содержащая ветрогенератор, дизель-генератор с блоком управления, 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, к которой через инвертор подключена нагрузка (патент РФ №45060, МПК Н02Р 9/04, опубл. 10.04.2004).

Недостатком прототипа является большая вероятность возникновения перегрузок и ложных срабатываний защиты при одновременном включении мощных электроприемников. Эти ситуации могут быть устранены за счет увеличения установленной мощности электрогенерирующего оборудования и аккумуляторной батареи. Однако это сопровождается значительным ростом материальных затрат на приобретение и эксплуатацию оборудования.

Задачей изобретения является создание ветродизельной системы автономного электроснабжения с улучшенными техническими характеристиками.

Техническим результатом является повышение надежности электроснабжения за счет исключения перегрузок, возникающих при одновременном включении мощных электроприемников, и уменьшение установленной мощности электрооборудования.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что ветродизельная система автономного электроснабжения, содержащая 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, дополнительно содержит распределительное устройство для подключения электроприемников, датчик мощности ветрогенератора, датчик мощности дизель-генератора, датчик мощности нагрузки, сумматор, элементы сравнения, задатчики номинальных мощностей электроприемников, блоки разрешения включения с кнопками управления, при этом 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, при этом 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.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена структурная схема гибридной системы автономного электроснабжения, на фиг. 2 - возможный вариант реализации блока разрешения включения 17 и его сопряжение с остальными элементами заявляемого устройства.

Ветродизельная система автономного электроснабжения содержит ветрогенератор 1, дизель-генератор 2, два выпрямительно-зарядных устройства 3 и 4, аккумуляторную батарею 5, инвертор 6, причем выходы ветрогенератора 1 и дизель-генератора 2 присоединены ко входам выпрямительно-зарядных устройств 3 и 4, выходы которых подключены к аккумуляторной батарее 5 и образуют шину постоянного тока 7, распределительное устройство 8 для подключения электроприемников 9, датчик 10 мощности ветрогенератора, датчик 11 мощности дизель-генератора, датчик 12 мощности нагрузки, сумматор 13, элементы сравнения 14 и 15, задатчики 16 номинальных мощностей электроприемников, блоки разрешения включения 17 с кнопками управления 18, при этом входы датчиков 10 и 11 мощностей ветрогенератора и дизель-генератора соединены с информационными выходами ветрогенератора 1 и дизель-генератора 2 соответственно, выходы подключены к входам сумматора 13, выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения 14, второй вход которого подключен к выходу датчика мощности нагрузки 12, который включен между шиной постоянного тока 7 и входом инвертора 6, при этом выход инвертора 6 соединен со входом рапределительного устройства 8 и образует шину переменного тока 19, распределительное устройство 8 выполнено в виде коммутаторов 20, имеющих управляющие входы, которые подключены к выходам блоков разрешения включения 17, входы которых соединены с выходами элементов сравнения 15 по числу электроприемников 9, первые входы элементов сравнения 15 подключены к выходам задатчиков 16 номинальных мощностей электроприемников 9, вторые входы элементов сравнения 15 подключены к выходу первого элемента сравнения 14.

Блок разрешения включения 17 может быть выполнен в виде порогового элемента 21 и усилителя 22, на выходе которого включена обмотка реле 23, снабженного нормально разомкнутым контактом 24. Параллельно обмотке 23 включен обратный диод 25.

Если коммутатор 20 реализован в виде магнитного пускателя, то он содержит обмотку 26 и дополнительный нормально разомкнутый контакт 27.

Нормально разомкнутый контакт реле 24 включен последовательно с кнопкой управления 18 «Пуск», нормально замкнутым контактом кнопки 28 «Стоп» и обмоткой 26 коммутатора 20. Нормально разомкнутый контакт 27 коммутатора 20 шунтирует контакты кнопки 18 и контакт 24. Для электропитания блока разрешения включения 17 может быть использовано напряжение на шине переменного тока 19.

Ветродизельная система автономного электроснабжения работает следующим образом. Ветрогенератор 1 под действием ветра вырабатывает электрическую энергию, которая через выпрямительно-зарядное устройство 3 поступает на шину постоянного тока 7. На эту же шину поступает также через выпрямительно-зарядное устройство 4 электрическая энергия, которую вырабатывает дизель-генератор 2.

Аккумуляторная батарея 5 выполняет роль накопителя энергии и обеспечивает работу системы электроснабжения в период безветрия.

Инвертор 6 преобразует напряжение на шине постоянного тока 7 в переменное напряжение с заданными параметрами на шине переменного тока 19. Это напряжение подается электроприемникам 9 через коммутаторы 20 распределительного устройства 8.

Датчик 12 мощности нагрузки подключен на входе инвертора 6. Это позволяет упростить процедуру определения активной мощности путем измерения входных значений напряжения Ud, тока Id инвертора 6 и вычисления мощности по формуле:

Для исключения аварийных ситуаций, обусловленных перегрузкой ветрогенератора 1 и дизель-генератора 2, в системе автономного электроснабжения осуществляется оперативный контроль нагрузочной способности источников электроэнергии с помощью датчиков мощности 10 и 11 ветродвигателя 1 и дизель-генератора 2. Выходные сигналы этих датчиков подаются на входы сумматора 13, который формирует сигнал, пропорциональный сумме мощностей ветродвигателя 1 и дизель-генератора 2. Этот сигнал в элементе 14 сравнивается с сигналом, который пропорционален мощности, потребляемой электроприемниками 9 от инвертора 6.

Таким образом, на выходе элемента сравнения 14 формируется сигнал, который пропорционален запасу мощности

где P1 - мощность, развиваемая ветрогенератором 1; Р2 - мощность, развиваемая дизель-генератором 2; PH - мощность, потребляемая электроприемниками 9 от инвертора 6.

На один вход каждого элемента сравнения 15 поступает сигнал с выхода элемента сравнения 14, на другой - сигнал задатчика 16 номинальной мощности соответствующего электроприемника 9.

Блок разрешения включения 17 выдает сигнал на запуск соответствующего электроприемника 9, если выполняется условие

где Рном.К - номинальная мощность k-го электроприемника 9;

Р0 - некоторая наперед заданная величина мощности.

Значение мощности Р0 задается пороговым элементом 21. Если запас мощности в системе автономного электроснабжения превышает пороговое значение Р0, то на выходе порогового элемента 21 появляется сигнал, который через усилитель 22 подается на обмотку реле 23. Контакт 24 замыкается и подготавливает цепь питания обмотки коммутатора 26 к включению.

После нажатия кнопки «Пуск» 18 обмотка 26 запитывается, коммутатор 20 подключает соответствующий электроприемник 9 к шине переменного тока 19. Контакт 27 ставит цепь питания обмотки 26 на блокировку. Обесточивание обмотки 26 и отключение коммутатора 20 происходит только при нажатии кнопки 28 «Стоп».

Таким образом, за счет контроля нагрузочной способности источников электроэнергии исключаются ситуации, когда одновременно включаются мощные электроприемники 9, при которых происходит перегрузка системы автономного электроснабжения. При этом разделение во времени пусковых режимов мощных электроприемников 9 позволяет уменьшить установленную мощность электрогенерирующего оборудования (ветрогенератор 1, дизель-генератор 2) и емкость аккумуляторной батареи 5, что способствует снижению стоимости системы электроснабжения.

Ветродизельная система автономного электроснабжения, содержащая 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, отличающаяся тем, что дополнительно содержит распределительное устройство для подключения электроприемников, датчик мощности ветрогенератора, датчик мощности дизель-генератора, датчик мощности 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 ко 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, при этом выход инвертора соединен со 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 входы подключены к выходу первого элемента сравнения.



 

Похожие патенты:

Использование: в области энергетики и электротехники. Технический результат - повышение надежности установки и стабильности напряжения на шине постоянного тока.

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. .

Изобретения относятся к области ветроэнергетики и гидроэнергетики и могут быть использованы для привода различных устройств, а также для производства электроэнергии.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и гелиотехники. Система автономного энергообеспечения потребителей электроэнергии башни сетчатой конструкции содержит, по крайней мере, один ветромодуль, связанный с башней сетчатой конструкции, аккумуляторные батареи и систему преобразования и управления электропитанием.

Изобретение относится к способу генерации электроэнергии, использующему природную энергию, на основе накопления и хранения энергии и соответствующей системе генерации электроэнергии.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для комплексного энергоснабжения индивидуальных потребителей. Ветроэнергетическая установка содержит ветроколесо, связанное с генератором, и блок управления.

Изобретение относится к электроэнергетике. Предложенная аэродинамическая электростанция (АДЭС) содержит по меньшей мере одну аэродинамическую трубу 1 (АДТ), верхняя часть которой сообщена с вентилятором 3, а нижняя - с атмосферой, и размещенные по длине АДТ 1 высокоскоростные аэродинамические агрегаты (ВАДА), каждый из которых включает высокоскоростной аэродинамический двигатель (ВАДД) и соединенный с его валом генератор.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. Сегментный ветроэлектрогенератор содержит роторные ферромагнитные элементы, установленные на лопастях ветроколеса, статор, башню, корпус с поворотным основанием, ступицей, направляющим хвостовым устройством и подкосами статора.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторам сегментного типа. Ротор сегментного ветроэлектрогенератора содержит ступицу, лопасти, дугообразные элементы и магнитопроводы.

Статор // 2581254
Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к статорам ветроэлектрогенератора. Статор содержит основание, крепежные элементы, магнитопроводы и катушки.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Ветровой теплогенератор содержит роторный ветродвигатель с вертикальным валом, передающий вращательное движение через редуктор с конической зубчатой передачей баку с водой, к внутренней поверхности которого прикреплены горизонтально расположенные кольцеобразные пластины, вращающиеся между других кольцеобразных пластин, закрепленных на валу ветродвигателя, причем последние вращаются с той же скоростью, но в противоположном направлении.

Изобретение относится к энергетике. Магнитомеханический бойлер содержит герметичный корпус теплогенератора, заполненный магнитной жидкостью, в которую погружен его ферромагнитный ротор со сквозными каналами циркуляции магнитной жидкости внутри корпуса, который размещен в теплоизолированном баке, заполненном теплоносителем и снабженным патрубками теплогидравлической связи с потребителями тепловой энергии, на наружной поверхности ферромагнитного ротора выполнена дополнительная короткозамкнутая обмотка в виде омедненной цилиндрической поверхности, а на его нижнем торце выполнены лопасти, вал ротора гидроизолирован от соосной пропеллерной мешалки бака, на дне которого расположены теплоаккумулирующие емкости с легкоплавким веществом; в ферромагнитном статоре дополнительно выполнены сквозные продольные пазы циркуляции магнитной жидкости вдоль рабочего зазора между ротором и статором с обмотками.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с горизонтально-осевыми пропеллерными турбинами. Способ ориентации ветроэнергетических установок с горизонтально-осевыми пропеллерными турбинами относительно направления воздушного потока, включающий в себя установку их на платформе с возможностью ее вращения в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, при этом, для устойчивой ориентации оси каждой турбины параллельно ветровому потоку, платформу выполняют так, чтобы для обеспечения статически устойчивого положения каждой турбины в ветровом потоке центр бокового давления всей конструкции платформы с турбинами находился за вертикальной осью вращения платформы. На платформе закрепляют опорные башни, на верхней оконечности каждой опорной башни находится площадка, на которой жестко закрепляют горизонтально-осевую пропеллерную турбину вместе с генератором и вариатором на общем валу, причем платформу выполняют в виде плавающей, ее размещают в водоеме, в носовой оконечности плавающей платформы, в ее диаметральной плоскости шарнирно закрепляют один конец гибкой тяги, другой конец которой шарнирно закрепляют на якоре. Изобретение направлено на максимальное использование энергии ветра. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Наверх