ЭНЕРГОУСТАНОВКА И СПОСОБ ЕЕ УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК H02J7/35 H01L31/00 

Описание патента на изобретение RU2397593C2

Изобретение относится к энергоустановкам на основе батарей солнечных элементов и накопителей энергии и способу ее управления.

Из известных энергоустановок (ЭУ) наиболее близкой по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является ЭУ, содержащая батарею солнечных элементов (БСЭ), DC/DC преобразователь напряжения, входы которого подключены к выводам БСЭ, накопитель энергии (НЭ), подключенный к выходам DC/DC преобразователя напряжения, и DC/AC преобразователь напряжения, входы которого подключены к выводам накопителя энергии, а выходы предназначены для подключения нагрузки (патент РФ №74171 U1, Кл. H01L 31/00, 20.06.2008).

Недостатком этой известной ЭУ является низкая надежность функционирования.

Из известных способов регулирования ЭУ наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ регулирования, включающий генерирование электроэнергии, ее преобразование и аккумулирование (патент РФ №74171 U1, Кл. H01L 31/00, 20.06.2008).

Указанный способ регулирования не обеспечивает требуемую надежность функционирования ЭУ.

Техническим результатом изобретение является создание надежной ЭУ и обеспечение повышенной надежности ее функционирования.

Указанный технический результат достигается тем, что ЭУ содержит батарею солнечных элементов (БСЭ), DC/DC преобразователь напряжения (ПН), входы которого подключены к выводам БСЭ, накопитель энергии (НЭ), подключенный к выходам DC/DC ПН, и DC/AC преобразователь напряжения (ПН), входы которого подключены к выводам НЭ, а выходы предназначены для подключения нагрузки, при этом в нее дополнительно введены пять автоматических выключателей, а БСЭ, НЭ и DC/DC ПН разделены на две равные секции, причем плюсовые выводы первой и второй секций БСЭ соединены через автоматические выключатели соответственно с плюсовыми входами первой и второй секций DC/DC ПН, минусовые входы которых соединены соответственно с минусовыми выводами секций БСЭ, плюсовой выход первой секции DC/DC ПН и минусовой выход второй секции DC/DC ПН через автоматические выключатели соединены соответственно с плюсовым выводом первой секции НЭ и минусовым выводом второй секции НЭ, минусовой выход первой секции DC/DC ПН и плюсовой выход второй секции DC/DC ПН соединены друг с другом и через датчик тока, снабженный информационным выходом, и автоматический выключатель подключены к месту соединения минусового вывода первой секции НЭ и плюсового вывода второй секции НЭ, каждая из секций DC/DC ПН снабжена управляющим входом, к которому подключен информационный выход датчика тока.

Деление БСЭ, НЭ и DC/DC ПН на две равные секции, введение 5 автоматических выключателей и датчика тока позволяет повысить надежность функционирования за счет дублирования основных составляющих ЭУ и обеспечения оптимальных режимов ее работы.

Указанный технический результат достигается также тем, что способ регулирования заявленной ЭУ включает генерирование электроэнергии, ее преобразование и аккумулирование, при этом датчиком тока измеряют величину тока, полученное значение сравнивают с заданным, и, если измеренная величина тока превышает заданную, изменяют выходное напряжение DC/DC ПН таким образом, чтобы уменьшить величину тока до заданной.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения.

Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом и описанием работы ЭУ.

На чертеже - блок схема ЭУ.

ЭУ содержит БСЭ 1, состоящую из двух секций 11 и 12, накопитель энергии 2, состоящий из двух секций 13 и 14, DC/DC ПН, состоящий из двух секций 3 и 4, DC/AC ПН 5. Плюсовой вывод секции 11 БСЭ и плюсовой вывод секции 12 БСЭ через автоматические выключатели 6 и 7 подключены к плюсовым входам секций 3 и 4 DC/DC ПН, минусовые выводы секций 11 и 12 БСЭ соединены соответственно с минусовыми входами секций 3 и 4 DC/DC ПН. Плюсовой выход секции 3 DC/DC ПН и минусовой выход секции 4 DC/DC ПН соответственно через автоматические выключатели 8 и 10 подключены к соответствующим выводам секций 13 и 14 НЭ. Выводы НЭ 2 подключены к соответствующим входам DC/AC ПН. Минусовой выход секции 3 DC/DC ПН и плюсовой выход секции 4 DC/DC ПН соединены друг с другом и через датчик тока 15, снабженный информационным выходом, и автоматический выключатель 9 подключены к месту соединения минусового вывода секции 13 НЭ и плюсового вывода секции 14 НЭ. Каждая из секций 3 и 4 DC/DC ПН снабжена управляющим входом, к которому подключен информационный выход датчика тока 15.

ЭУ функционирует следующим образом. Когда генерируемая мощность БСЭ превышает мощность, потребляемую нагрузкой, избыточная мощность используется для заряда секций 13 и 14 НЭ. Секции 3 и 4 DC/DC ПН обеспечивают оптимальный режим заряда секций 13 и 14 НЭ. Датчик тока 15 контролирует величину тока, которая характеризует разбаланс в работе секций БСЭ. Если величина тока превышает заданную величину, сигнал с информационного выхода датчика тока 15 поступает на управляющий вход секции 3 и управляющий вход секции 4 DC/DC ПН. Секции 3 и 4 DC/DC ПН корректируют выходное напряжение таким образом, чтобы снизить величину тока до заданного значения. Если генерируемая мощность БСЭ меньше потребляемой нагрузкой, недостающая мощность обеспечивается НЭ 2, причем DC/AC преобразователь по входу потребляет разрядный ток НЭ. БСЭ содержит большое количество единичных фотоэлементов (ФЭ), причем ток БСЭ определяется ФЭ с наихудшими характеристиками, т.е. самим маленьким током для заданной освещенности. Таким образом, деление БСЭ на две секции увеличивает суммарную мощность, отдаваемую БСЭ, и повышает надежность ЭУ. Деление НЭ на две секции и заряд каждой секции от секций 3 и 4 DC/DC ПН увеличивают суммарную энергию, которую может накопить каждая секция НЭ. Заряд НЭ 2 прекращается при заряде до максимального напряжения на самом плохом аккумуляторе. Увеличение числа ФЭ в БСЭ и числа электрохимических аккумуляторов в НЭ 2 повышает мощность, улучшает энергетические характеристики ЭУ и повышает ее надежность.

Приведенные выше сведения подтверждают, что заявленные ЭУ и способ ее регулирования могут быть реализованы на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. они соответствуют критерию «промышленная применимость».

Похожие патенты RU2397593C2

название год авторы номер документа
Инверторный зарядно-разрядный преобразовательный комплекс локальной сети с разнородными источниками энергии 2017
  • Луков Дмитрий Юрьевич
  • Голембиовкский Юрий Мичиславович
  • Коваль Михаил Генрихович
RU2662791C1
ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ 2020
  • Твердов Игорь Васильевич
  • Волкодаев Борис Васильевич
  • Морозов Алексей Николаевич
  • Твердов Виталий Игоревич
  • Шакуров Радик Шамильевич
RU2733651C1
СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2012
  • Чаплыгин Алексей Николаевич
  • Чернов Владимир Германович
  • Сапронов Константин Александрович
  • Субботин Владимир Юрьевич
  • Кудрявцев Роман Викторович
  • Михеев Сергей Викторович
  • Тарасов Владимир Владимирович
RU2520180C2
СИСТЕМА АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАМИ (ОБОРУДОВАНИЕМ, УСТРОЙСТВАМИ) СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ, ПОДКЛЮЧЁННОЙ К ДВУМ И БОЛЕЕ ИСТОЧНИКАМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ (ВАРИАНТЫ) 2017
  • Травников Руслан Анатольевич
RU2656357C1
ТЯГОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С НАКОПИТЕЛЕМ ЭНЕРГИИ 2023
  • Александров Артём Валерьевич
  • Бурдасов Алексей Борисович
  • Вертегел Денис Александрович
  • Гультяев Александр Сергеевич
  • Локтионов Кирилл Григорьевич
  • Талья Иван Иванович
RU2816383C1
ЭЛЕКТРОДВИЖИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2019
  • Гельвер Федор Андреевич
RU2721864C1
Устройство для резервирования отказов защит и выключателей 1989
  • Колесов Лев Михайлович
  • Коротков Владимир Федорович
SU1721687A1
Тракт вторичного электропитания с резервированием 2020
  • Александров Владимир Александрович
  • Никитин Константин Константинович
  • Тарасов Леонид Ананьевич
RU2754919C1
Гребная электроэнергетическая установка 2017
  • Гельвер Федор Андреевич
RU2658759C1
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСОМ 2009
  • Матвеев Николай Викторович
  • Переводчиков Владимир Иннокентьевич
  • Розанов Юрий Константинович
  • Шульга Андрей Робертович
  • Шульга Роберт Николаевич
  • Щербаков Александр Владимирович
RU2432659C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 397 593 C2

Реферат патента 2010 года ЭНЕРГОУСТАНОВКА И СПОСОБ ЕЕ УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к энергоустановкам (ЭУ) на основе батарей солнечных элементов (БСЭ) и накопителей энергии и способам их регулирования. ЭУ содержит БСЭ, DC/DC преобразователь напряжения (ПН), входы которого подключены к выводам БСЭ, накопитель энергии (НЭ), подключенный к выходам DC/DC ПН, и DC/AC ПН, входы которого подключены к выводам НЭ, а выходы предназначены для подключения нагрузки, при этом в нее дополнительно введено пять автоматических выключателей, а БСЭ, НЭ и DC/DC ПН разделены на две равные секции, причем плюсовые выводы первой и второй секций БСЭ соединены через автоматические выключатели соответственно с плюсовыми входами первой и второй секций DC/DC ПН, минусовые входы которых соединены соответственно с минусовыми выводами секций БСЭ, плюсовой выход первой секции DC/DC ПН и минусовой выход второй секции DC/DC ПН через автоматические выключатели соединены соответственно с плюсовым выводом первой секции НЭ и минусовым выводом второй секции НЭ, минусовой выход первой секции DC/DC ПН и плюсовой выход второй секции ПН соединены друг с другом и через датчик тока, снабженный информационным выходом, и автоматический выключатель подключены к месту соединения минусового вывода первой секции НЭ и плюсового вывода второй секции НЭ. Каждая из секций DC/DC ПН снабжена управляющим входом, к которому подключен информационный выход датчика тока. Способ регулирования ЭУ включает генерирование электроэнергии, ее преобразование и аккумулирование, при этом датчиком тока измеряют величину тока, полученное значение сравнивают с заданным, и, если измеренная величина тока превышает заданную, изменяют выходное напряжение DC/DC ПН таким образом, чтобы уменьшить величину тока до заданной. Техническим результатом изобретений является повышение надежности функционирования. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 397 593 C2

1. Энергоустановка, содержащая батарею солнечных элементов (БСЭ), DC/DC преобразователь напряжения (ПН), входы которого подключены к выводам БСЭ, накопитель энергии (НЭ), подключенный к выходам DC/DC ПН, и DC/AC преобразователь напряжения (ПН), входы которого подключены к выводам НЭ, а выходы предназначены для подключения нагрузки, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены пять автоматических выключателей, а БСЭ, НЭ и DC/DC ПН разделены на две равные секции, причем плюсовые выводы первой и второй секций БСЭ соединены через автоматические выключатели соответственно с плюсовыми входами первой и второй секциями DC/DC ПН, минусовые входы которых соединены соответственно с минусовыми выводами секций БСЭ, плюсовой выход первой секции DC/DC ПН и минусовой выход второй секции DC/DC ПН через автоматические выключатели соединены соответственно с плюсовым выводом первой секции НЭ и минусовым выводом второй секции НЭ, минусовой выход первой секции DC/DC ПН и плюсовой выход второй секции ПН соединены друг с другом и через датчик тока, снабженный информационным выходом, и автоматический выключатель подключены к месту соединения минусового вывода первой секции НЭ и плюсового вывода второй секции НЭ, каждая из секций DC/DC ПН снабжена управляющим входом, к которому подключен информационный выход датчика тока.

2. Способ регулирования ЭУ по п.1, включающий генерирование электроэнергии, ее преобразование и аккумулирование, отличающийся тем, что датчиком тока измеряют величину тока, полученное значение сравнивают с заданным и, если измеренная величина тока превышает заданную, изменяют выходное напряжение DC/DC ПН таким образом, чтобы уменьшить величину тока до заданной.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2397593C2

RU 74171 U1, 20.06.2008
ГЕЛИОВЕТРОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 2000
  • Бирюлин И.Б.
  • Чудаков А.А.
RU2187693C2
Способ обработки целлюлозных материалов, с целью тонкого измельчения или переведения в коллоидальный раствор 1923
  • Петров Г.С.
SU2005A1
Пресс для выдавливания из деревянных дисков заготовок для ниточных катушек 1923
  • Григорьев П.Н.
SU2007A1

RU 2 397 593 C2

Авторы

Трофименко Владимир Иванович

Туманов Владимир Леонидович

Даты

2010-08-20Публикация

2008-10-31Подача