Лабораторний комплекс для дослідження енергетичних характеристик фотоелектричних перетворювачів у складі автономних систем

Реферат: Лабораторний комплекс для дослідження енергетичних характеристик фотоелектричних перетворювачів у складі автономних систем складається з фотоелектричних перетворювачів, акумуляторної батареї, контролера, навантаження, датчиків для виміру й контролю електричних параметрів. Вхід з блока фотоелектричного перетворювача під'єднаний до входу основного блока, вихід основного блока під'єднаний до входу блока зарядного пристрою, до входу основного блока також під'єднаний блок навантаження, до входу основного блока під'єднаний вимірювальний блок, до входу основного блока під'єднаний блок інформаційної аналітичної обробки та інформаційного забезпечення. Лабораторний комплекс виконаний з можливістю досліджувати енергетичні параметри фотоелектричних перетворювачів за рахунок підключення навантаження різного типу та номіналу. Контроль роботи системи електроживлення на базі фотоелектричного перетворювача виконано на базі типового контролера, який має відповідати електричним параметрам фотоелектричного перетворювача. Контроль та фіксування результатів досліджень виконується за допомогою аналогових вимірювальних приладів. UA 117005 U (12) UA 117005 U UA 117005 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі учбових діючих приладів для проведення лабораторних робіт з вивчення енергетичних характеристик фотоелектричних перетворювачів у складі автономних систем, може бути використана для більш ефективного засвоєння теоретичного учбового матеріалу студентами навчальних закладів. Відомим є [Патент UA 89774 Лабораторний стенд для дослідження електричної системи на базі асинхронного генератора у складі автономних джерел живлення, Сінчук О.М.; Михайличенко Д.А.; Бойко СМ.], суть якого полягає у тому, що в стенді регулювання напруги та частоти на виході генератора відбувається завдяки плавній зміні рівня додаткової ємності, керування вихідними параметри асинхронного генератора здійснюється узгодженно зі зміною швидкості обертів привідного двигуна в даний момент часу та зміною потужності підключеного навантаження, є можливість підключення навантаження різного типу та номіналу, що дає можливість імітувати реальні та можливі режими роботи генератора з різним навантаженням. Спільними ознаками з лабораторним комплексом, що заявляється, є: стенд призначений для дослідження роботи електротехнічних пристроїв, що генерують електричну енергію, у процесі випробування відбувається імітування робочих режимів роботи, комп'ютеризована система з метою обробки експериментальних даних в режимі реального часу, дослідження статистичних і динамічних характеристик джерел електричної енергії. Недоліком даного пристрою є те що не має можливості досліджувати, крім асинхронного генератора, інших джерел електричної енергії. Відомим також є стенд [Патент RU 147053 Стенд контроля параметров источников электропитания, Левин М.З., Цейтлин А.А., Уланов М.В., Давидчук А.Г., Давыдов Ю.П., Компанией А.В., Солодухин Е.А.], суть якого полягає у тому, що блоки зовнішнього і внутрішнього електроживлення основних частин стенда, блок програмного електричного навантаження забезпечує різні статичні та динамічні режими контролю. Спільними ознаками з комплексом, що заявляється, є: стенд, який виконаний блочно, є можливість проводити дослідження статистичних і динамічних характеристик джерел електричної енергії. Недоліком даного пристрою є: недостатня функціональність лабораторного стенда, яка полягає у неможливості досліджувати енергетичні параметри за різних типів навантаження, неможливість досліджувати енергетичні характеристики генеруючих установок в реальних умовах експлуатації. Найближчим аналогом до корисної моделі, що заявляється, є [Патент UA 101541 Лабораторний стенд для дослідження енергетичних характеристик відновлювальних джерел енергії, Сінчук О.М.; Михайличенко Д.А.; Бойко СМ.] лабораторний стенд, який виконаний з можливістю досліджувати енергетичні параметри відновлювальних джерел електричної енергії за рахунок підключення навантаження різного типу та номіналу, контроль роботи системи електроживлення на базі автономного відновлювального джерел електричної енергії за рахунок підключення навантаження різного типу та номіналу. Спільними ознаками з комплексом, що заявляється, є: стенд призначений для дослідження роботи відновлюваних джерел електричної енергії, у процесі випробування відбувається імітування робочих режимів роботи, комп'ютеризована система з метою обробки експериментальних даних в режимі реального часу, дослідження статистичних і динамічних характеристик джерел електричної енергії. Недоліком даного пристрою є: не має можливості проводити дослідження різних типів фотоелектричних перетворювачів, лабораторний стенд не є мобільним. Дане технічне рішення прийняте як найближчий аналог корисної моделі, що заявляється. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності роботи системи електропостачання з використанням додаткового джерела енергії на базі фотоелектричного перетворювача, що дозволить розвивати навички користування фотоелектричними перетворювачами, також дозволить навчати студентів керуванню подібними системами. В основу корисної моделі поставлена задача створення навчального лабораторного комплексу, який би дозволив дослідити різні типи фотоелектричних перетворювачів, у різних режимах роботи з різнотипним навантаженням шляхом створення змінного навантаження. Поставлена задача вирішується тим, що вхід з блока фотоелектричного перетворювача під'єднаний до входу основного блока, вихід основного блока під'єднаний до входу блока зарядного пристрою, до входу основного блока також під'єднаний блок навантаження, до входу основного блока під'єднаний вимірювальний блок, до входу основного блока під'єднаний блок інформаційної аналітичної обробки та інформаційного забезпечення, лабораторний комплекс виконаний з можливістю досліджувати енергетичні параметри фотоелектричних перетворювачів за рахунок підключення навантаження різного типу та номіналу, контроль 1 UA 117005 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 роботи системи електроживлення на базі фотоелектричного перетворювача виконано на базі типового контролера, який має відповідати електричним параметрам фотоелектричного перетворювача, контроль та фіксування результатів досліджень виконується за допомогою аналогових вимірювальних приладів. Корисна модель пояснюється кресленням, на якому: 1 - вимірювальний блок електричних параметрів; 2 - вимірювальний блок температури елементів; З - вимірювальний блок навколишнього середовища; 4-internet; 5 ПК (ноутбук); 6 - погоджуючий пристрій; 7 - зарядний пристрій; 8 - аналоговий амперметр для контролю струму в мережі стенду; 9 - аналоговий вольтметр для контролю напруги в мережі стенда; 10 - датчик напруги; 11 - мережа; 12 керований контактор; 13 - датчик струму; 14 - блок акумуляторної батареї (АКБ); 15, 18, 25, 34 автоматичні вимикачі ланцюгів живлення; 16 - інвертор; 17 - контролер; 19 - блок управління СП (сонячною панеллю); 20 - монокристалічна СП; 21 - полікристалічна СП; 22 - гібридні СП; 23 плівкові; 26, 28, 30, 32, 35, 37 - керовані контакти; 27, 36 - світлодіоди; 29 - індуктивне навантаження; 31 - ємнісне навантаження; 32, 38 - радіостанція (RLC). Лабораторний вимірювальний комплекс призначений для дослідження процесів генерації електричної енергії відновлювальними джерелами електричної енергії в різних режимах роботи та оцифрування результатів досліджень за допомогою вимірювальної системи, що видає інформацію в електронно-обчислювальну машину. Для контролю електричних параметрів в лабораторному стенді передбачено датчики струму та напруги, які, контролюючи відповідні параметри, передають інформацію до комп'ютера (5) через погоджуючий пристрій (6). Живлення вимірювального комплексу може відбувається від блока акумуляторної батареї (14) однофазної напруги постійного характеру. Силові ланцюги комплексу захищаються автоматичними вимикачами (15, 18, 25, 34), за допомогою якого підключається і відключається основні комплектуючі комплексу. Для контролю наявності струму та напруги в мережі в вимірювальному комплексі передбачено відповідно аналогові амперметри (8), вольтметри (9) та датчики напруги (10), струму (13). Автоматами (18, 25, 34) запитуються основні блоки комплексу. За показаннями вольтметрів та амперметрів спостерігаємо за напругою і струмом в мережі стенда. Автоматом (15) подаємо живлення на контролер (17) від акумуляторної батареї (14). Живлення навантаження змінного навантаження змінного струму здійснюється через інвертор (16), який підключений до контролера (17). Навантаження (27, 29, 31, 33,36, 38), що живиться від контролера, підключається через автоматичний вимикач (25). Після включення комп'ютера, живлення блока датчиків струмів та напруги відбувається зняття показів в електронному вигляді та відображення на моніторі комп'ютера з використанням програмного забезпечення. Датчики струму та напруги знімають показники паралельно аналоговими приладами. Автоматом (18) підключаємо відновлювальні джерела електроенергії (20, 21, 22, 23, 24) до контролера. Автоматом (15) підключаємо акумуляторний блок (14) до контролера. Автоматом (25) підключаємо блок навантаження змінного струму через інвертор. Автоматом (34) підключаємо блок навантаження змінного струму через інвертор чи постійного струму. Керованими контактами (26, 28, 30, 32, 35, 37) комутуємо навантаження, а саме 27, 36 світлодіоди; 29 - індуктивне навантаження; 31 - ємнісне навантаження; 32, 38 - радіостанція (RLC); Таким чином на даному вимірювальному комплексі є можливість проводити лабораторні дослідження реальних можливих режимів роботи відновлювальних джерел електричної енергії у складі автономних джерел живлення. Застосування даної системи електропостачання дозволить створити в короткі терміни енергорайони, що знаходяться поряд з споживачами з незначними капітальними вкладеннями в будівництво без шкідливої дії на навколишнє середовище. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Лабораторний комплекс для дослідження енергетичних характеристик фотоелектричних перетворювачів у складі автономних систем, який складається з фотоелектричних перетворювачів, акумуляторної батареї, контролера, навантаження, датчиків для виміру й контролю електричних параметрів, який відрізняється тим, що вхід з блока фотоелектричного перетворювача під'єднаний до входу основного блока, вихід основного блока під'єднаний до входу блока зарядного пристрою, до входу основного блока також під'єднаний блок навантаження, до входу основного блока під'єднаний вимірювальний блок, до входу основного блока під'єднаний блок інформаційної аналітичної обробки та інформаційного забезпечення, лабораторний комплекс виконаний з можливістю досліджувати енергетичні параметри 2 UA 117005 U 5 фотоелектричних перетворювачів за рахунок підключення навантаження різного типу та номіналу, контроль роботи системи електроживлення на базі фотоелектричного перетворювача виконано на базі типового контролера, який має відповідати електричним параметрам фотоелектричного перетворювача, контроль та фіксування результатів досліджень виконується за допомогою аналогових вимірювальних приладів. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3