Схемний вузол з конвертером, що містить центральний керуючий блок

Реферат: Винахід стосується схемного вузла (1,1а), зокрема, перетворювача постійного струму на змінний (1) або джерела безперебійного живлення (1 а) з перетворювачем (2), який містить інвертор (20), центральний керуючий блок (21) та вхід для струму, який підлягає перетворенню, а також вихід перетвореного струму та щонайменше один зовнішній під'єднуваний пристрій (3, 4), який послідовно під'єднано до входу або до виходу, щонайменше один зовнішній пристрій керування (12) з можливістю під'єднання до схемного вузла та центрального керуючого блока, придатного і призначеного для прийому команд управління від зовнішнього пристрою керування (12). Задачею винаходу є розробка схемного вузла, який може бути швидко відключений від мережі живлення без впливу на згадану мережу навіть у разі часткової відмови. Для цього кожен зовнішній під'єднуваний пристрій (3, 4) має щонайменше один пристрій децентралізованого керування (31, 41), який з'єднано з центральним керуючим блоком (21) за допомогою шини зв'язку (13) та який придатний і призначений для прийому команд управління від центрального керуючого блока (21). Зовнішній пристрій керування (12) може бути під'єднаний до шини зв'язку, а пристрій децентралізованого керування (31, 41) придатний і призначений для прийому команд управління від зовнішнього пристрою керування (12). UA 107807 C2 (12) UA 107807 C2 UA 107807 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [0001] Винахід стосується схемного вузла, зокрема, перетворювача постійного струму на змінний або джерела безперебійного живлення з перетворювачем, що містить інвертор, центральний керуючий блок та вхід для струму, який підлягає перетворенню, а також вихід перетвореного струму та, щонайменше, один зовнішній під'єднуваний пристрій, який під'єднано до входу або до виходу перетворювача, та, щонайменше, один зовнішній пристрій керування під'єднаний до схемного вузла та центрального керуючого блоку, який налаштований для прийому команд керування від зовнішнього пристрою керування. [0002] 3 перекладу публікації європейського патенту на винахід DE60036150T2 відома мережа перетворювачів сонячної енергії, центральна система керування яких складається з перетворювача постійного струму на змінний з блоком перетворювачів та мікрокомп'ютера. Зовнішній пристрій керування здійснює дистанційне керування мережею та з'єднується з мікрокомп'ютером, який може керувати цим пристроєм. Окрім того, дистанційне керування може цілеспрямовано приводити в дію перемикач в зовнішньому під'єднуваному пристрої на вході перетворювача сонячної енергії. [0003] Переклад публікації європейського патенту на винахід DE60036150T2, описує можливість використання перетворювачів сонячної енергії, які паралельно підключені до мережі електропостачання. [0004] Системні оператори передавальних мереж або оператори розподільчих мереж, на мережу електропостачання яких подається електрична енергія, надають детальні вимоги щодо здійснення підключення мережі для підведення електричної енергії з фотоелектричних сонячних енергетичних установок. Зокрема для фотоелектричних сонячних енергетичних установок, потужність яких більше 30 кВт, встановлено спеціальні переваги, наприклад, щодо техніки безпеки. Вже при частковому припиненні роботи, наприклад перетворювача сонячної енергії, це гарантує можливість фотоелектричної сонячної енергетичної установки швидко та, по можливості, без зворотної дії на мережу електропостачання від'єднатися від цієї мережі. Схожа проблема може виникнути у джерелах безперебійного живлення. [0005] Відповідно до даного винаходу ця проблема вирішується тим, що кожен зовнішній під'єднуваний пристрій має, щонайменше, один пристрій децентралізованого керування, який з'єднано з центральним керуючим блоком за допомогою шини зв'язку, та який налаштований для прийому команд управління від центрального керуючого блоку. Зовнішній пристрій керування може бути під'єднаний до шини зв'язку, а пристрій децентралізованого керування налаштований для прийому команд управління від зовнішнього пристрою керування. [0006] На відміну від схемного вузла, який описано у документі DE60036150T2, за допомогою схемного вузла за даним винаходом стає можливим вплив зовнішнього пристрою керування безпосередньо через шину зв'язку на пристрій децентралізованого керування у зовнішньому під'єднуваному пристрої або зовнішніх під'єднуваних пристроях, наприклад, з метою повного від'єднання схемного вузла як зі сторони входу, так й зі сторони виходу. Таким чином, зовнішній пристрій керування може впливати на перетворювач постійного струму на змінний під час припинення роботи центрального керуючого блоку. Внаслідок цього, для використання шини зв'язку з метою обміну інформацією можливе додаткове розширення схемного вузла допоміжними перетворювачами, зовнішніми під'єднуваними пристроями та/або додатковими пристроями децентралізованого керування у зовнішніх під'єднуваних пристроях простими засобами. Завдяки цьому схемний вузол за винаходом легко масштабується. [0007] За допомогою використання пристроїв децентралізованого керування можна звільнити центральний керуючий блок від завдань керування нижчого рівня, які потім приймають на себе пристрої децентралізованого керування. [0008] Схемний вузол за винаходом, може бути оснащено пристроєм зв'язку. Цей пристрій зв'язку може бути встановлено між шиною зв'язку та точкою підключення до схемного вузла зовнішнього пристрою керування. Підключення схемного вузла до зовнішнього пристрою керування може здійснюватись через інтерфейс для сполучення з мережами зв'язку загального користування. Зовнішній пристрій керування також може передавати команди управління на схемний вузол через мережу зв'язку загального користування. Пристрій зв'язку може містити інтерфейс для сполучення з шиною зв'язку, а також формувач для інтерфейсу сполучення. [0009] Зовнішній під'єднуваний пристрій або зовнішні під'єднувані пристрої схемного вузла за винаходом, можуть бути оснащені запобіжниками, перемикачами, зокрема регульованими перемикачами, наприклад, такими як контактор, датчиками вимірюваних параметрів, приладами для контролю опору ізоляції та іншими приладами. Вимірювані значення можуть передаватися за допомогою датчика вимірюваних параметрів через пристрій децентралізованого керування на центральний керуючий блок та/або також на зовнішній пристрій керування. У відповідь на 1 UA 107807 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 отримані параметри центральний керуючий блок та/або зовнішній пристрій керування потім можуть генерувати і надсилати команди керування на пристрій або пристрої децентралізованого керування. Вимірювальна інформація, яку отримали під'єднувані пристрої, може надаватися через пристрої децентралізованого керування переважно на шину зв'язку. [0010] Схемний вузол, за винаходом, може бути оснащено декількома розподільчими шафами. Перетворювач може бути встановлений у розподільчій шафі. Зовнішній під'єднуваний пристрій або зовнішні під'єднувані пристрої також можуть бути встановлені у своїх власних розподільчих шафах. Доцільно, якщо власна розподільча шафа закріплена за перетворювачем та за кожним зовнішнім під'єднуваним пристроєм. У такому разі кожна розподільча шафа має частину шини зв'язку. Частини шини зв'язку можуть бути поєднані одна з однією через інтерфейси. Окрім того, кожну розподільчу шафу доцільно підключити до електромережі для отримання допоміжного електроживлення для центрального керуючого блоку та/або децентралізованих пристроїв керування. [0011] Відповідно, центральний керуючий блок та пристрої децентралізованого керування мають переважно власне електроживлення. Таким чином, прилади керування можуть забезпечуватися електроенергією незалежно один від одного. Таке окреме забезпечення електроенергією може здійснюватися додатково до електроживлення пристроїв децентралізованого керування через центральний керуючий блок. [0012] Схемний вузол може бути перетворювачем постійного струму на змінний, зокрема, перетворювачем сонячної енергії. Такий перетворювач постійного струму на змінний містить вхідний зовнішній під'єднуваний пристрій та вихідний зовнішній під'єднуваний пристрій. Окрім того, в процесі експлуатації перетворювача постійного струму на змінний вхідний зовнішній під'єднуваний пристрій під'єднано до генератора, наприклад, до сонячної батареї, а вихідний зовнішній під'єднуваний пристрій - до мережі електропередачі або до розподільчої електромережі, які також являють собою джерела живлення. [0013] Схемний вузол також може бути джерелом безперебійного живлення. Окрім того, він оснащений вихідним зовнішнім під'єднуваним пристроєм, причому перетворювач підключено до генератора, накопичувального пристрою для електроенергії або енергії резервного джерела живлення. Вихідний зовнішній під'єднуваний пристрій може бути під'єднаний до мережі живлення, наприклад, до внутрішньої проводки будинку. [0014] Таке джерело безперебійного живлення може містити центральний електронний комутаційний пристрій з приладом керування або статистичний перемикач з приладом керування. Ці прилади керування можуть утворювати зовнішні вузли керування, які можуть бути під'єднані до джерела безперебійного живлення. [0015] За винаходом можна утворити мережу з одного або декількох схемних вузлів та одного зовнішнього пристрою керування, де зовнішній пристрій керування здатний і налаштований для паралельного управління центральним керуючим блоком та/або пристроями децентралізованого керування. Зовнішнім пристроєм контролю може виступати центральний комп'ютер мережі. [0016] Перевагою такої мережі за винаходом є те, що у разі відмови центрального керуючого блоку одного зі схемних вузлів зовнішній пристрій керування керує децентралізованим пристроєм керування цим схемним вузлом та, зокрема, вимикає його. [0017] Подальші відмінні риси та переваги винаходу стануть більш зрозумілими з подальшого опису переважних прикладів здійснення з посиланнями на додані схематичні зображення. [0018] На Фіг. 1 наведено схему мережі за винаходом, що містить перетворювач сонячної енергії сполученого з декількома зовнішніми пристроями керування. [0019] На Фіг. 2 наведено схему мережі за винаходом, що складається з декількох перетворювачів сонячної енергії та декількох зовнішніх пристроїв керування. [0020] На Фіг. 3 наведено схему мережі за винаходом, що складається з джерела безперебійного живлення та декількох зовнішніх пристроїв керування. [0021] Зображений на Фіг. 1 перетворювач сонячної енергії 1 за винаходом оснащено перетворювачем 2, вхідним зовнішнім під'єднуваним пристроєм 3 та вихідним зовнішнім під'єднуваним пристроєм 4. Вхідний зовнішній під'єднуваний пристрій 3 з'єднано із сонячною батареєю 5. У сонячній батареї 5 енергія випромінювання Сонця перетворюється на електроенергію. Сонячна батарея 5 постачає постійний струм, який перетворюється на змінний струм у перетворювачі сонячної енергії 1. Перетворення постійного струму на змінний струм здійснюється у перетворювачі 2. Через вихідний зовнішній під'єднуваний пристрій 4 змінний струм підводиться до розподільчої мережі 6. Подання енергії може бути трифазним. 2 UA 107807 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 [0022] У вхідному зовнішньому під'єднуваному пристрої можуть бути передбачені різноманітні компоненти 30. Під компонентами маються на увазі, наприклад, запобіжники 301, перемикачі 302, контактори 303, датчики вимірюваних параметрів, прилади для керування опору ізоляції 304 та багато інших приладів. За допомогою цих приладів можна, наприклад, перервати струм або здійснити технічне вимірювання. Окрім того, за допомогою запобіжників 301 можна захистити перетворювач сонячної енергії 1. [0023] У перетворювачі 2 передбачено інвертор 20, у якому постійний струм, який подається від сонячної батареї 5 через вхідний зовнішній під'єднуваний пристрій 3 до перетворювача сонячної енергії 1, перетворюється на змінний струм. [0024] Потім змінний струм підводиться через вихідний зовнішній під'єднуваний пристрій 4 до розподільчої мережі 6. У вихідному зовнішньому під'єднуваному пристрої підключення 4 передбачені різноманітні компоненти 40. За допомогою цих компонентів 40 можна, наприклад, перемикати струм, здійснювати його технічне вимірювання або контроль. Окрім того, можливим є захист перетворювача сонячної енергії 1 від дії на нього розподільчої мережі 6. Отже під компонентами маються на увазі запобіжники 401, перемикачі 402, контактори 403, датчики вимірюваних параметрів та прилади для контролю опору ізоляції 404. [0025] Як правило керування, контроль та/або регулювання процесів у перетворювачі сонячної енергії 1 здійснюється центральним керуючим блоком 21. Центральний керуючий блок 21 передбачено у перетворювачі 2. Разом з центральним керуючим блоком 21 передбачені пристрої децентралізованого керування 31, 41 у вхідному зовнішньому під'єднуваному пристрої 3 та вихідному зовнішньому під'єднуваному пристрої 4. Ці пристрої децентралізованого регулювання 31, 41 з'єднані з компонентами 30, 40 у вхідному зовнішньому під'єднуваному пристрої 3, а також вихідному зовнішньому під'єднуваному пристрої 4 з метою керування ними, регулювання та/або аналізу вимірюваних цими компонентами параметрів та/або передачі їх до центрального керуючого блоку 21. [0026] Зв'язок між центральним керуючим блоком 21 та пристроями децентралізованого керування 31, 41 здійснюється за допомогою шини зв'язку 13. Через шину зв'язку здійснюється обмін різноманітною інформацією, як наприклад, вимірюваними параметрами або командами управління. При цьому центральний керуючий блок 21 є вищої інстанцією щодо підпорядкованих їй пристроїв децентралізованого керування 31, 41. [0027] Окрім того, перетворювач сонячної енергії 1 оснащено шинним інтерфейсом 7, який також підключений до шини зв'язку 13. Шинний інтерфейс 7 з'єднано з пристроєм зв'язку 8, який в свою чергу містить інтерфейс до зовнішньої мережі 9. [0028] Різноманітні зовнішні пристрої керування 12 під'єднані до зовнішньої мережі 9. Під'єднання здійснюється або безпосередньо через відповідний інтерфейс зовнішнього пристрою керування 12 з мережею, або через безпровідну мережу WLAN 11 або телекомунікаційну мережу загального користування за допомогою модему цифрової абонентської лінії (DSL) 16. [0029] Доступ до центрального керуючого блоку 21, а також до пристроїв децентралізованого регулювання 31, 41 можливий через зовнішні пристрої керування 12. Отже завдяки зовнішнім пристроям керування 12 стає можливим безпосереднє керування, регулювання або контроль, а також вимірювання процесів у вхідному зовнішньому під'єднуваному пристрої 3, перетворювачі 2 та вихідному зовнішньому під'єднуваному пристрої 4. Перевагою є те, що у разі зупинки роботи одного з пристроїв керування усередині перетворювача сонячної енергії 1, інші пристрої керування будуть вирішувати питання щодо виведення перетворювача сонячної енергії 1 з експлуатації. [0030] Такий перетворювач сонячної енергії 1 можна поєднати в пару з іншим перетворювачем сонячної енергії 1. Обидва перетворювачі сонячної енергії 1, які поєднані один з одним, (див. Фіг. 2), окрім того, з'єднуються з іншими за допомогою своїх шинних інтерфейсів або безпосередньо за допомогою шини зв'язку 13. [0031] За допомогою пристрою зв'язку можливе з'єднання окремого перетворювача сонячної енергії 1, а також пари перетворювачів сонячної енергії 1 з мережею 9, до якої під'єднані інші перетворювачі сонячної енергії 1. Окрім того, за допомогою таким же чином під'єднаних до мережі 9 зовнішніх пристроїв керування 12 можливе здійснення керування, регулювання, вимірювання або контролю перетворювачів сонячної енергії 1. При цьому втручання в керування всіх перетворювачів сонячної енергії 1 може бути здійснено одним зовнішнім пристроєм керування 12. Зрозуміло, що також можливе здійснення керування, регулювання, контролю тощо окремих перетворювачів сонячної енергії 1 або групи перетворювачів сонячної енергії 1, які з'єднані з мережею 9. 3 UA 107807 C2 5 10 15 20 25 30 [0032] Керування, регулювання або контроль поданого на Фіг. 3 джерела безперебійного живлення 1а так само як описаних перетворювачів сонячної енергії 1 може здійснюватися за допомогою одного зовнішнього пристрою керування 12. Джерело безперебійного живлення 1а так само містить перетворювач 2 та вихідний зовнішній під'єднуваний пристрій 4. Перетворювач 2 живиться електроенергією безпосередньо з розподільчої мережі 6, батареї 14 або генератора 15. За певних умов електрична енергія у перетворювачі перетворюється таким чином, що її можна підвести до розподільчої мережі 6а через вихідний зовнішній під'єднуваний пристрій 4. [0033] Так само перетворювач 2 містить інвертор 20, який контролюється, регулюється та керується центральним керуючим блоком 21. Окрім того, центральний керуючий блок 21 контролює, регулює та/або керує пристроєм децентралізованого керування 41 вихідним зовнішнім під'єднуваним пристроєм 4. Зі свого боку пристрій децентралізованого керування 41 здійснює контроль, керування та/або регулювання компонент 40 у вихідному зовнішньому під'єднуваному пристрої 4. При проміжному включенні пристрою децентралізованого керування 41 центральний керуючий блок 21 також отримує доступ до компонентів 40. [0034] Під компонентами 40 маються на увазі запобіжники 401, перемикачі 402, контактори 403, датчики вимірюваних параметрів, прилади для контролю опору ізоляції 404 та багато інших приладів, за допомогою яких можна керувати, регулювати, перемикати та/або контролювати струм та/або напругу. [0035] Центральний керуючий блок 21 з'єднано з пристроєм децентралізованого керування 41 через шину зв'язку 13. Пристрій зв'язку 8 підключено до шини зв'язку 13 через шинний інтерфейс 7. Окрім того, пристрій зв'язку 8 з'єднано із зовнішньою мережею 9, за допомогою якої можна утворити зв'язок із зовнішніми пристроями керування 12. Під'єднання до зовнішніх пристроїв керування можна виконати безпосередньо через мережу 9, якщо зовнішній пристрій керування 12 під'єднаний безпосередньо до мережі 9. Також можна, наприклад, виконати проміжне включення безпровідної мережі WLAN 11 або телекомунікаційної мережі загального користування. У цьому випадку підключається модем цифрової абонентської лінії (DSL) 16. [0036] Зовнішні пристрої контролю 12 можуть отримувати доступ безпосередньо до пристрою децентралізованого регулювання 41, а також до центрального керуючого блоку 21, а також керувати, регулювати та/або контролювати поєднані з даними пристроями керування 21, 41 компоненти 40 або інвертор 20. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 55 1. Схемний вузол (1, 1а), зокрема, перетворювача постійного струму в змінний (1) або джерела безперебійного живлення (1а) з (2), який містить інвертор (20), центральний керуючий блок (21) та вхід для струму, який підлягає перетворенню, а також вихід перетвореного струму та щонайменше один зовнішній під'єднуваний пристрій (3, 4), який під'єднано до входу перетворювача або до виходу перетворювача, причому до схемного вузла під'єднано щонайменше один зовнішній пристрій керування (12), а центральний керуючий блок (21) здатний і налаштований приймати команди керування від зовнішнього пристрою керування (12), який відрізняється тим, що кожен зовнішній під'єднуваний пристрій (3, 4) містить щонайменше один пристрій децентралізованого керування (31, 41), який з'єднано з центральним керуючим блоком (21) через шину зв'язку (13) та який здатний і налаштований приймати команди керування від центрального керуючого блока (21), зовнішній пристрій керування (12) з'єднано з шиною зв'язку, а пристрій децентралізованого керування (31, 41) здатний і налаштований приймати команди керування від зовнішнього пристрою керування (12). 2. Схемний вузол (1, 1а) за п. 1, який відрізняється тим, що схемний вузол (1, 1а), зокрема перетворювач (2), містить пристрій зв'язку (7, 8), який встановлено між шиною зв'язку (13) та точкою підключення схемного вузла для зовнішнього пристрою керування (12). 3. Схемний вузол (1, 1а) за п. 2, який відрізняється тим, що під'єднання схемного вузла (1, 1а) до зовнішнього пристрою керування (12) через мережу зв'язку загального користування або локальну мережу (9) здійснюється за допомогою інтерфейсу. 4. Схемний вузол (1, 1а) за п. 2 або 3, який відрізняється тим, що пристрій зв'язку (7, 8) містить інтерфейс з шиною зв'язку (13) та формувач (7) для цього інтерфейсу. 5. Схемний вузол (1, 1а) за одним з пп. 1-4, який відрізняється тим, що зовнішній під'єднуваний пристрій або зовнішні під'єднувані пристрої (3, 4) містять запобіжники (301, 401), перемикачі (302, 402), зокрема керовані перемикачі, наприклад контактори (303, 403), датчики вимірюваних параметрів (304, 404), прилади для контролю опору ізоляції та багато інших. 4 UA 107807 C2 5 10 15 20 25 30 35 6. Схемний вузол (1, 1а) за одним з пп. 1-5, який відрізняється тим, що пристрої децентралізованого керування (31, 41) здатні і налаштовані надавати вимірювальну інформацію, отриману в зовнішніх під'єднуваних пристроях (3, 4), на шину зв'язку (9). 7. Схемний вузол (1, 1а) за одним з пп. 1-6, який відрізняється тим, що схемний вузол (1, 1а) містить декілька розподільчих шаф та у розподільчій шафі встановлено перетворювач (2), а зовнішній під'єднуваний пристрій (3, 4) або зовнішні під'єднувані пристрої (3, 4) встановлено, відповідно, у власних розподільчих шафах. 8. Схемний вузол (1, 1а) за одним з пп. 1-7, який відрізняється тим, що центральний керуючий блок (21) та пристрої децентралізованого керування (31, 41), відповідно, мають своє власне забезпечення електроенергією. 9. Схемний вузол (1, 1а) за п. 8, який відрізняється тим, що на пристрої децентралізованого керування (31, 41) додатково подається електроенергія через енергозабезпечення центрального керуючого блока (21). 10. Схемний вузол (1, 1а) за пп. 1-9, який відрізняється тим, що схемний вузол (1, 1а) являє собою перетворювач постійного струму на змінний (1) та містить вхідний зовнішній під'єднуваний пристрій (3) та вихідний зовнішній під'єднуваний пристрій (4), де вхідний зовнішній під'єднуваний пристрій (3) з'єднано з генератором, з сонячною батареєю (5), а вихідний зовнішній під'єднуваний пристрій - з мережею електропередачі (6). 11. Схемний вузол (1, 1a) за одним з пп. 1-9, який відрізняється тим, що схемний вузол (1, 1а) являє собою джерело безперебійного живлення (1) та містить вихідний зовнішній під'єднуваний пристрій (4), причому перетворювач (2) підключено до генератора (15), накопичувача електричної енергії (14) або енергії силової мережі (6), та вихідний зовнішній під'єднуваний пристрій під'єднано до мережі живлення (6а). 12. Схемний вузол (1, 1а) за п. 11, який відрізняється тим, що схемний вузол (1, 1а) містить центральний електронний комутаційний пристрій з приладом керування або статичний перемикач з приладом керування, а цей прилад керування утворює зовнішній пристрій керування (12). 13. Мережа з одного або декількох схемних вузлів (1, 1а) відповідно до одного з пп. 1-12 та одного зовнішнього пристрою керування (12), яка відрізняється тим, що зовнішній пристрій керування (12) здатний і налаштований для паралельного керування центральним керуючим блоком (21) та/або пристроями децентралізованого керування (31, 41). 14. Мережа за п. 13, яка відрізняється тим, що зовнішній пристрій керування (12) являє собою центральний комп'ютер. 15. Спосіб роботи мережі за пп. 13 або 14, який відрізняється тим, що зовнішній пристрій керування (12) у разі відмови одного з центральних керуючих блоків одного з схемних вузлів (1, 1а) контролює, регулює та/або керує пристрої децентралізованого керування (21), зокрема вимикає їх. 5 UA 107807 C2 6 UA 107807 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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 7