СИСТЕМА АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
SELF-CONTAINED ELECTRIC POWER SUPPLY SYSTEM

Изобретение относится к электротехнике, а именно к схемам питания при параллельной работе в сетях с использованием как электрических аккумуляторов, так и других источников постоянного тока, и может быть использовано в агрегатах резервного или бесперебойного питания сети постоянного тока, преимущественно работающей от нестабильных источников электропитания, мощность которых меняется в широких пределах.
Известна, принятая за прототип, ветродизельная система автономного электроснабжения [RU 2588613 С1, МПК H02J 3/38 (2006.01), F03D 9/11 (2016.01), опубл. 10.07.2016], содержащая ветряную электроустановку, дизельную генераторную установку, два выпрямительно-зарядных устройства, аккумуляторную батарею, инвертор, причем выходы ветряной электроустановки и дизельной генераторной установки присоединены ко входам выпрямительно-зарядных устройств, выходы которых подключены к аккумуляторной батарее и образуют шину постоянного тока. Входы датчиков мощностей ветряной электроустановки и дизельной генераторной установки соединены с информационными выходами ветряной электроустановки и дизельной генераторной установки 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. Выход инвертора соединен со входом распределительного устройства и образует шину переменного тока. Распределительное устройство для подключения электроприемников 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.
Эта система имеет сложную конструкцию.
Предложенная система автономного электроснабжения, также как в прототипе, содержит ветряную электроустановку, дизельную генераторную установку, два выпрямителя, аккумуляторную батарею, инвертор, шину постоянного тока, причем выход ветряной электроустановки соединен с входом первого выпрямителя, выход дизельной генераторной установки соединен с входом второго выпрямителя.
Согласно изобретению система содержит две аккумуляторные батареи, каждая из которых через соответствующий ключ подключена к шине постоянного тока. Аккумуляторные батареи соединены между собой через третий ключ, который подключен к зарядному устройству. Первый линейный датчик тока установлен на линии, соединяющей первую ветряную электроустановку с первым выпрямителем, причем первый линейный датчик тока подключен к первому контроллеру, который соединен с первым выпрямителем. Вторая ветряная электроустановка соединена с третьим выпрямителем, причем на соединяющей их линии установлен второй линейный датчик тока, который подключен ко второму контроллеру, который соединен с третьим выпрямителем. Электроприемники подключены к автономному инвертору. Балластная нагрузка соединена с регулятором балластной нагрузки. Зарядное устройство, первый, второй и третий выпрямители, автономный инвертор, регулятор балластной нагрузки подключены к шине постоянного тока.
Техническим результатом является упрощение конструкции системы и повышение срока службы аккумуляторных батарей за счет их поочередного заряда.
На фиг. 1 показана схема системы автономного электроснабжения.
Система автономного электроснабжения содержит две аккумуляторные батареи 1 (АБ1) и 2 (АБ2), которые через соответствующие ключи 3 и 4 подключены к шине постоянного тока 5. Аккумуляторные батареи 1 (АБ1) и 2 (АБ2) соединены между собой через третий ключ 6, который подключен к шине постоянного тока 5 через зарядное устройство 7 (ЗУ). Первая ветряная электроустановка 8 (ВЭУ1) соединена с первым выпрямителем 9 (В1), причем на линии, соединяющей их, установлен первый линейный датчик тока 10 (ДТ1), который подключен к первому контроллеру 11 (К1), который соединен с первым выпрямителем 9 (В1).
Вторая ветряная электроустановка 12 (ВЭУ2) соединена со вторым выпрямителем 13 (В2), причем на соединяющей их линии установлен второй линейный датчик тока 14 (ДТ2), который подключен к второму контроллеру 15 (К2), который соединен со вторым выпрямителем 13 (В2).
Первый 9 (В1) и второй 13 (В2) выпрямители соединены с шиной постоянного тока 5.
Дизельная генераторная установка 16 (ДГУ) подключена к третьему выпрямителю 17 (В3), который соединен с шиной постоянного тока 5. Электроприемники 18 (ЭПр) подключены к автономному инвертору 19 (АИ), который соединен с шиной постоянного тока 5. Балластная нагрузка 20 (БН) соединена с регулятором балластной нагрузки 21 (РБН), который соединен с шиной постоянного тока 5.
В качестве аккумуляторных батарей 1 (АБ1) и 2 (АБ2) могут быть использованы свинцовые аккумуляторы. Может быть использовано любое зарядное устройство 7 (ЗУ), обеспечивающее оптимальный режим заряда аккумуляторных батарей 1 (АБ1) и 2 (АБ2) и содержащее монитор их состояния. Ветряные электроустановки 8 (ВЭУ1) и 12 (ВЭУ2) построены на базе синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов. Можно использовать любые линейные датчики тока 10 (ДТ1) и 14 (ДТ2). В качестве контроллеров 11 (К1) и 15 (К2) могут использоваться контроллеры, позволяющие контролировать точку максимальной мощности ветряной электроустановки. Выпрямители 9 (В1), 13 (В2), 17 (В3) представляют собой однофазные управляемые выпрямители. Использована активная балластная нагрузка 20 (БН) с регулятором балластной нагрузки 21 (РБН) к ней. Электроприемниками 18 (ЭПр) являются любые приборы, например электробытовые.
Система автономного электроснабжения работает следующим образом.
Ветряные электроустановки 8 (ВЭУ1) и 12 (ВЭУ2) вырабатывают электрическую энергию, выход которой контролируют соответствующие контроллеры 11 (К1) и 15 (К2), получающие информацию о силе тока от датчиков тока 10 (Д1) и 14 (Д2) и обеспечивающие выдачу максимальной мощности во всех режимах, путем управления выпрямителями 9 (В1) и 13 (В2), от которых электроэнергия поступает на шину постоянного тока 5. Отказ любой ветряной электроустановки 8 (ВЭУ1) или 12 (ВЭУ2) не нарушает работоспособности системы. Пульсации мощности демпфируются аккумуляторными батареями 1 (АБ1) и 2 (АБ2) и балластной нагрузкой 20 (БН) под управлением ее регулятора 21 (РБН). Дизельная генераторная установка 16 (ДГУ), вырабатывая энергию, преобразует ее при помощи выпрямителя 17 (В3), который передает ее на шину постоянного тока 5. Дизельная генераторная установка 16 (ДГУ) и ветряные электроустановки 8 (ВЭУ1) и 12 (ВЭУ2) могут одновременно работать, при этом автономный инвертор 19 (АИ) преобразует энергию постоянного тока из шины постоянного тока 5 в энергию переменного тока промышленной частоты и передает ее электроприемникам 18 (ЭПр).
Аккумуляторные батареи 1 (АБ1) и 2 (АБ2) поочередно заряжаются через зарядное устройство 7 (ЗУ), при этом одна аккумуляторная батарея находится в режиме разряда, а другая - в режиме заряда, что происходит путем замыкания соответствующего ключа или 3 или 4. Зарядное устройство 7 (ЗУ) обеспечивает оптимальный режим заряда путем переключения ключа 6, чем достигается сохранность аккумуляторных батарей 1 (АБ1) и 2 (АБ2) и большой ресурс их работы. Зарядное устройство 7 (ЗУ) обеспечивает переключение аккумуляторных батарей 1 (АБ1) и 2 (АБ2) при достижении нижнего порога разряда или верхнего порога заряда.