ИНТЕГРИРОВАННАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при создании автономных интегрированных энергоустановок (ИЭУ).
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является автономная система энергопитания (АСЭП), содержащая генератор энергии постоянного тока, электрохимический накопитель энергии, электролизер, электрохимический генератор (ЭХГ) на основе топливных элементов (патент РФ №2277273 С1, Кл. Н01м 8/06, 2006).
Недостатком известной АСЭП является низкая эффективность функционирования.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности функционирования ИЭУ.
Указанный технический результат достигается тем, что ИЭУ содержит генераторы энергии постоянного тока (ГЭПТ), электрохимический накопитель энергии (ЭХНЭ), электролизер, электрохимический генератор (ЭХГ) на основе топливных элементов. ИЭУ дополнительно содержит DC/DC преобразователи, блок коммутационной аппаратуры (БКА) с автоматическими выключателями с входами дистанционного отключения и устройством защиты отключения, информационные входы которого соединены с плюсовыми выводами ГЭПТ, а управляющие выходы соединены с входами дистанционного отключения автоматических выключателей, блок согласования напряжений (БСН), содержащий
DC/DC преобразователь, инверторы, плюсовые входы которых соединены с выходом DC/DC преобразователя, а минусовые входы которых соединены с общей шиной ИЭУ, трансформаторы, выводы первичных обмоток которых соединены с выходами переменного тока инверторов, автоматические выключатели, входы которых соединены с выводами вторичными обмотками трансформаторов, а выходы соединены с потребителями электроэнергии, при этом силовые входы БКА соединены с положительными выводами ГЭПТ, а силовые выходы подключены к входам DC/DC преобразователей, выходы DC/DC преобразователей соединены с положительными выводами ЭХНЭ, ЭХГ, электролизера и положительным входом DC/DC преобразователя БСН, а отрицательные выводы ГЭПТ, DC/DC преобразователей, ЭХНЭ, электролизера, ЭХГ, и DC/DC преобразователя БСН, инверторов БСН объединены общей шиной, между минусом ЭХНЭ и общей шиной включен датчик тока, выход которого соединен с информационным входом устройства защитного отключения.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".
Сущность полезной модели поясняется чертежом и описанием работы заявленной ИЭУ.
На фиг.1 приведена функциональная схема ИЭУ
ИЭУ включает ГЭПТ 1, например солнечные, или ветряные генераторы, DC/DC преобразователи 2, ЭХНЭ 3, электролизер 4, ЭХГ 5, БСН 6, блок коммутационной аппаратуры 7 с автоматическими выключателями 8 и устройством защитного отключения 9, датчик тока 10, включенный между ЭХНЭ и общим
минусом ИЭУ. БСН включает DC/DC преобразователь 11, инвертор 12, трансформаторы 13 и автоматическими выключателями 14,
г
п
г
п
г
п
ИЭУ функционирует следующим образом. ГЭПТ 1 подключены к входам DC/DC преобразователей 2 через автоматические выключатели БКА 7, DC/DC преобразователи 2 согласуют напряжение ГЭПТ 1 с напряжением ЭХНЭ 3, электролизера 4, ЭХГ. В зависимости от знака разности ΔР суммарной мощности Р ГЭПТ 1 и суммарной мощности Р потребителей электроэнергии ЭХНЭ может находиться в режиме заряда, когда ΔР=Р-Р>0, или в режиме разряда, если ΔР=Р-Р<0.
min
max
max
min
Напряжение ЭХНЭ 3 может изменяться в диапазоне от заданного минимального значения V при разряде до заданного максимального значения V при заряде. При избытке мощности ГЭПТ 1 и достижении напряжения ЭХНЭ 3 максимального значения V, включается электролизер 4 и преобразует избыточную мощность ГЭПТ 1 в запас реагентов: водорода и кислорода. При недостатке мощности ГЭПТ и достижении напряжения ЭХНЭ 3 минимального значения V включается ЭХГ 5 и, используя запасенные реагенты (водород и кислород), обеспечивает дополнительную энергию ИЭУ. DC/DC преобразователь напряжения 11 согласует напряжение плюсовой шины ИЭУ с входным напряжение инверторов 12, который преобразует входное постоянное напряжение в переменное заданной частоты. Трансформаторы 13 преобразуют выходные напряжения инверторов в напряжение необходимые различным потребителям электроэнергии. Автоматические выключатели 14 обеспечивают защиту составляющих ИЭУ от коротких замыканий в цепях потребителей электроэнергии. Таким образом, БСН 6 обеспечивают заданное напряжение потребителей вне зависимости от напряжения плюсовой шины ИЭУ, которое определяется ЭХНЭ 3,
изменяющимся в широком диапазоне в зависимости от режима заряд/разряд и запаса энергии. Объединение минусов ГЭПТ 1, ЭХНЭ 3, электролизера 4 и ЭХГ 5 DC/DC преобразователя и БСН 6 общей шиной обеспечивает общий контур минусовой цепи, который может быть использован в качестве заземления контура ИЭУ. Этот контур позволяет упростить средства защиты персонала от поражения электрическим током. Наличие двух накопителей энергии - электрохимического и на основе водородного цикла позволяет эффективно использовать избыточную мощность ГЭПТ. Датчик тока 10 контролирует ток утечки ИЭУ на общую минусовую шину. Величина тока характеризует величину сопротивления изоляции ИЭУ. Величина тока утечки контролируется устройством защиты отключения 9. При достижении тока утечки предельной величины устройство защиты отключения 9 выдает команду на автоматические выключатели 8 для отключения ГЭПТ 1. Контроль тока утечки повышает эффективность функционирования ИЭУ Приведенные выше сведения подтверждают, что заявленная ИЭУ может быть реализована с достижением заявленного технического результата, т.е. она соответствуют критерию «промышленная применимость».