Пристрій для дослідження роботи деяких видів відновлювальних джерел живлення на спільне навантаження

Реферат: Пристрій з дослідження роботи деяких видів відновлюваних джерел живлення на спільне навантаження складається із трьох незалежних джерел живлення, накопичувальної батареї, блока перемикання, блока перетворення, блока керування, датчиків струму та напруги. Виходи блоків вітрогенератора змінного струму, вітрогенератора постійного струму та сонячної батареї постійного струму з'єднані із входами блоків транзисторних ключів. Виходи блоків транзисторних ключів з'єднані із входом блока датчика струму. Другий вихід блока датчика струму з'єднаний із першим входом зарядного пристрою; із яким також з'єднана через блок комутатора, понижувальний трансформатор, випрямляч, блок датчика струму - промислова мережа. Вихід блока зарядного пристрою з'єднаний із входом блока датчика струму. Другий вихід блока датчика струму з'єднаний з входом блока акумуляторної батареї. Вихід блоку акумуляторної батареї з'єднаний з входом блоку датчика напруги та першим входом блока інвертора. Вихід блока інвертора з'єднаний із першим входом блока комутатора, вихід блока комутатора з'єднаний із входом споживача. Виходи блока управління параметрами з'єднані з відповідними входами блоків транзисторних ключів, блоку широтно-імпульсного перетворення, блоків комутації, блока зарядного пристрою, блоків інверторів. Входи блока управління параметрами системи з'єднані з відповідними виходами блоків датчиків струму та напруги. UA 81605 U (12) UA 81605 U UA 81605 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі електротехніки, а саме до електроенергетики технологічних установок комунального призначення та може бути використаний як основне або резервне джерело живлення для підвищення ефективності і надійності електропостачання дільниці. Відомий багатоканальний пристрій безперебійного живлення споживачів [Багатоканальний агрегат безперебійного живлення споживачів напругою змінного та постійного струму, патент RU 2403664, H02J 7/34, 10.11.2010 р., Пжилуский Α.Α., Хамизов Р.Р., Кисельов В.І.], належить до систем резервного енергопостачання і може бути використаний для безперебійного електроживлення високостабільною напругою постійного струму 28,5 В і однофазного змінного струму з частотою 50 Гц, 230 В, відповідальних споживачів різних об'єктів (рухомих і стаціонарних) промислового і військового призначення. Для цього у агрегат введені резервна мережа змінного струму, комутатори; блок вентиляторів, блок управління вентиляторами, датчики температури повітря; шість блоків живлення; датчиків напруги; фільтр імпульснокомутаційних перенапружень, фільтр радіоперешкод, схема розподілу трифазної напруги змінного струму в однофазне, блок розв'язуючих діодів, мікроконтролери, інвертори, фільтри; датчики струму; чотири блоки драйверів силових ключів і розв'язуючий діод. Суттєві ознаки, що збігаються із ознаками пристрою, що заявляється є: акумуляторна батарея, контролер заряду, датчики струму та напруги, інвертор, мережа змінного струму. Недоліки даного пристрою є: надмірна кількість напівпровідникових елементів, що знижує надійність, наявність у корисній моделі п'яти мікроконтроллерів та чотирьох інверторів, що ускладнює схему корисної моделі. Відомий пристрій локального електрозабезпечення від поновлювальних джерел енергії [Пристрій локального електрозабезпечення від поновлювальних джерел енергії патент UA 2009L1076, H02J7/32, бюл. №10 25.05.2009р., Щур І.З., Турленко О.Р., Козій В.Б.], який містить акумуляторну батарею, контролер заряду, що складається з послідовно з'єднаних двох ключів, причому перший ключ з'єднаний з перетворювачем поновлювальної енергії в електричну, другий ключ призначений для з'єднання з локальним споживачем. Додатково він містить пристрій дозаряджання та контактну групу з перемикачами, а акумуляторна батарея складається з трьох чи більше груп, кожна з яких з'єднана з перекидним контактом окремого перемикача контактної групи, який мас три положення. При цьому виводи перших положень усіх перемикачів контактної групи з'єднані між собою та спільним контактом ключів контролера заряду, виводи других положень усіх перемикачів контактної групи нейтральні, а виводи третіх положень усіх перемикачів контактної групи з'єднані між собою та з виходом пристрою дозаряджання, вхід якого з'єднаний з перетворювачем поновлювальної енергії в електричну. Суттєві ознаки, що збігаються із ознаками пристрою, що заявляється є: наявність акумуляторна батарея, блок комутації, контролер заряду. Недоліки даного пристрою є: присутність у схемі трьох і більше груп акумуляторних батарей, що призводить до пониження надійності пристрою в цілому, механічна перекомутація із однієї акумуляторної групи на іншу має небажані перетоки струмів між різнозарядженими групами акумуляторних батарей. Відомий пристрій автономної системи безперебійного електропостачання з відновлювальним джерелом живлення [Пристрій автономної системи безперебійного електропостачання з відновлювальним джерелом живлення, патент RU 2262790, Η 02 J 7/34, 3/38. Бюл. № 29. 20.10.2005 р., Медвєдєв Ε.Ι., Сердобінцєв Ю.П., Рибніков А.В. Опубл.], що містить два незалежних джерела електропостачання, з'єднаних між собою блоком переключенням. Функцію одного з них виконує дизель-генераторна установка, яка оснащена системою автоматичного регулювання активної потужності, функції другого - синхронний компенсатор із пристроєм розгону і системою автоматичного регулювання швидкості, вітротурбіна змінної швидкості обертання, жорстко зв'язана із багатошвидкісною асинхронною машиною, яка керується блоком вибору режиму та задає їй робочу швидкість у функції активної потужності, акумуляторна батарея з'єднана із синхронним компенсатором за допомогою двокомплектного реверсивного тиристорного перетворювача, котрий при підвищенні потужності вітротурбіни над потужністю навантаження керується у системі автоматичної стабілізації швидкості синхронного компенсатора, а у режимі, коли потужність вітротурбіни менше потужності навантаження і акумуляторна батарея розряджена - у системі стабілізації активної потужності дизель-генераторної установки. Суттєві ознаки, що збігаються із ознаками пристрою, що заявляється є: наявність незалежних джерел живлення, накопичувальної батареї, блока перемикання, блока перетворення, блока керування, блоків датчиків струму та напруги. 1 UA 81605 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Недоліками даного пристрою є: наявність невідновлюваного джерела живлення як основного джерела живлення, що призводить до витрат на енергоносії для роботи дизельгенератора, наявність синхронного компенсатора, що ускладнює систему керування, наявність у пристрої різнотипних електроприводів, наявність яких призводить до додаткових втрат потужності у вузлах механічних з'єднань, застосування тиристорного перетворювача, що погіршує функціональність пристрою. Відоме технічне рішення вибрано як прототип. В основу корисної моделі поставлено задачу узгодження роботи вітрогенератора постійного струму, вітрогенератора змінного струму та сонячної батареї постійного струму на спільне навантаження. Поставлена задача вирішується тим, що у корисній моделі виходи блоків вітрогенератора змінного струму, вітрогенератора постійного струму та сонячної батареї постійного струму з'єднані із входами блоків транзисторних ключів, виходи блоків транзисторних ключів з'єднані із входом блока датчика струму, другий вихід блока датчика струму з'єднаний із першим входом зарядного пристрою; із яким також з'єднана через блок комутатора, понижувальний трансформатор, випрямляч, блок датчика струму - промислова мережа, вихід блока зарядного пристрою з'єднаний із входом блока датчика струму, другий вихід блока датчика струму з'єднаний з входом блока акумуляторної батареї, вихід блока акумуляторної батареї з'єднаний з входом блока датчика напруги та першим входом блока інвертора, вихід блока інвертора з'єднаний із першим входом блока комутатора, вихід блока комутатора з'єднаний із входом споживача, виходи блока управління параметрами з'єднані з відповідними входами блоків транзисторних ключів, блока широтно-імпульсного перетворення, блоків комутації, блока зарядного пристрою, блоків інверторів, входи блока управління параметрами системи з'єднані з відповідними виходами блоків датчиків струму та напруги, що дає отримання максимального потоку енергії від вказаних джерел електричної енергії, підвищення надійності системи, зниження поточних витрат, підвищення безперебійності електропостачання. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1, наведена блок-схема альтернативних джерел живлення, на якій прийняті наступні позначення: 1, 2, 3 - джерела живлення; 4 - мережа змінного струму; 5, 6, 7, 23, 25 - блоки датчиків напруги; 8, 15 випрямлячі; 9 - широтно-імпульсний перетворювач; 10, 26 - комутатори; 11, 12, 13 - блоки транзисторних ключів; 14 понижуючий трансформатор; 16, 17, 21 - блоки датчиків струму; 18 електронно-обчислювальна машина; 19 - зарядний пристрій; 20 - блок управління параметрами; 22 - блок акумуляторних батарей; 24 - інвертор; 27 споживач. На фіг.2 наведено управляючі сигнали транзисторів при: а) одночасній роботі та рівному рівні генерованої потужності трьох джерел живлення; б) одночасній роботі та різному рівні генерованої потужності, де прийняті позначення UyVT1 - управляючий сигнал, який надходить на блок транзистора 11, UyVT2 правляючий сигнал, який надходить на блок транзистора 12, UyVT3 - управляючий сигнал, який надходить на блок транзистора 13; ωt - період. Пристрій складається із вітрогенератора змінного струму, вітрогенератора постійного струму, блока сонячної батареї; мережі змінного струму, блоків датчиків напруги; випрямлячів; широтно-імпульсного перетворювача; комутаторів; блоків транзисторних ключів; понижуючого трансформатора; блоків датчиків струму; електронно-обчислювальної машини; зарядного пристрою; блока управління параметрами, акумуляторних батарей; інверторів; споживача. Пристрій реалізовано наступним чином. Вихід блока вітрогенератора змінного струму (1), з'єднаний із входом блока датчика струму (5) та входом блока випрямляча (8); вихід блока 5 з'єднаний з входом 3 блока управління параметрами (20); вихід блока 8 з'єднаний з входом 1 блока транзисторного ключа (11); вихід блока 11 з'єднаний з входом блокадатчика струму (16). Вихід блока вітрогенератора постійного струму (2), з'єднаний з входом блока датчика струму (6) та входом 1 блока транзисторного ключа (12); вихід блока 6 з'єднаний з входом 4 блока 20; вихід блока 12 з'єднаний з входом блока датчика струму (16). Вихід блока сонячної батареї (3), з'єднаний із входом блока датчика струму (7) та входом 1 блока широтно-імпульсного модулятора (9); вихід блока 7 з'єднаний з входом 5 блока 20; вихід блока 9 з'єднаний з входом 1 блока транзисторних ключів (13); вихід блока 13 з'єднаний з входом блока датчика струму (16). Вихід 1 блока 16 з'єднаний з входом 2 блока 20; вихід 2 блока 16 з'єднаний з входом 1 блока зарядного пристрою (19). Вихід блока 4 з'єднаний з входом 1 блока комутатора (10), входом блока датчика напруги (25) та входом 2 блока комутатора (26); вихід блока 10 з'єднаний з входом блока трансформатора (14); вихід блока 14 з'єднаний з входом блока випрямляча (15); вихід блока 15 2 UA 81605 U 5 10 15 20 25 30 35 з'єднаний з входом блока датчика струму (17); вихід 1 блока 17 з'єднаний з входом 1 блока 20; вихід 2 блока 17 з'єднаний з входом 1 блока 19. Блок управління параметрами 20 з'єднаний із блоком електронно-обчислювальною машиною через USB-інтерфейс. Вихід блока 19 з'єднаний з входом блока датчика струму (21); вихід 1 блока 21 з'єднаний з входом 8 блока 20; вихід 2 блока 21 з'єднаний з входом блока акумуляторних батарей (22); вихід блоку 22 з'єднаний з входом блоку датчика напруги (23) та входом 1 блоку інвертора (24); вихід блокау 23 з'єднаний з входом 7 блока 20; вихід блока 24 з'єднаний з входом 1 блока комутатора 26; вихід блока 26 з'єднаний з входом блока 27. Виходи 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 блока 20 з'єднані відповідно з входом 2 блока 11, входом 2 блока 12, входом 2 блока 13, входом 2 блока 9, входом 2 блока 10, входом 2 блока 19, входом 2 блока 24, входом 3 блока 26. Пристрій працює наступним чином. У разі відмови джерел енергії 1, 2, 3, споживач продовжує працювати від блока акумуляторних батарей 22. У разі відмови джерел енергії 1, 2, 3 та повної розрядки блока акумуляторних батарей 22, блоком 18 через блок 20 подається управляючий сигнал на комутатор 10, який змінює своє положення та підключає мережу 4 до блока акумуляторних батарей 22 через комутатор 10, трансформатор 14, випрямляч 15, блок датчика струму 17, зарядний пристрій 19, блок датчика струму 21. Під час процесу зарядки акумуляторних батарей 22 споживач 27 напряму живиться від мережі 4 через комутатор 26, який спрацьовує при подачі блоком 18 через блок 20 управляючого сигналу. Після максимального зарядження блока акумуляторних батарей 22 зарядний пристрій 19 відключає його від мережі. Струм на датчиках струму 17, 21 зникає. В результаті чого на комутатор 10 надходить сигнал з блока 22 через блок управління параметрами 20 - мережа відключається і підключаються блок акумуляторних батарей. Блоки транзисторних ключів 11, 12, 13 працюють від управляючих сигналів (фіг. 2), що надходить із електронно-обчислювальної машини через блок управління параметрів на керовані входи напівпровідникових елементів. Принцип їхньої роботи побудований таким чином, що у разі роботи одного джерела живлення відповідний транзисторний ключ забезпечує передачу його енергії до споживача при наявності управляючого сигналу. За умови роботи двох чи трьох джерел живлення транзисторні ключі почергово, при наявності управляючих сигналів, відбирають генеровану енергію та передають її на зарядний пристрій утворюючи максимально безперервний потік енергії. У разі відмови у роботі блока 18 чи 20 на блок комутатора 26 не надходить управляючий сигнал і він відключає блок споживача 27 від системи електропостачання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 Пристрій з дослідження роботи деяких видів відновлюваних джерел живлення на спільне навантаження, який складається із трьох незалежних джерел живлення, накопичувальної батареї, блока перемикання, блока перетворення, блока керування, датчиків струму та напруги, який відрізняється тим, що виходи блоків вітрогенератора змінного струму, вітрогенератора постійного струму та сонячної батареї постійного струму з'єднані із входами блоків транзисторних ключів, виходи блоків транзисторних ключів з'єднані із входом блока датчика струму, другий вихід блока датчика струму з'єднаний із першим входом зарядного пристрою; із яким також з'єднана через блок комутатора, понижувальний трансформатор, випрямляч, блок датчика струму - промислова мережа, вихід блока зарядного пристрою з'єднаний із входом блока датчика струму, другий вихід блока датчика струму з'єднаний з входом блока акумуляторної батареї, вихід блока акумуляторної батареї з'єднаний з входом блока датчика напруги та першим входом блока інвертора, вихід блока інвертора з'єднаний із першим входом блока комутатора, вихід блока комутатора з'єднаний із входом споживача, виходи блока управління параметрами з'єднані з відповідними входами блоків транзисторних ключів, блока широтно-імпульсного перетворення, блоків комутації, блока зарядного пристрою, блоків інверторів, входи блока управління параметрами системи з'єднані з відповідними виходами блоків датчиків струму та напруги. 3 UA 81605 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4