СИСТЕМА АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ ПОДВИЖНОГО АГРЕГАТА Российский патент 2015 года по МПК B60L1/00 

Изобретение относится к системам автономного электроснабжения (САЭ) на основе силовой преобразовательной техники, входящим в состав систем генерации, преобразования и распределения электроэнергии постоянного тока и предназначенным для одновременного бесперебойного питания потребителей как постоянного тока, так и потребителей переменного тока, не допускающих разрыва кривой питающего напряжения, и функционирующих в удалении от стационарной сети. Технический результат заключается в повышении надежности работы и обеспечении бесперебойности электроснабжения потребителей постоянного и переменного тока различных категорий надежности электроснабжения

Известна система электроснабжения [1], содержащая основной и резервный источники электроснабжения переменного тока, распределительные устройства, кабельные линии, силовые вводы, автомата защиты силовых цепей, электроустановку отбора мощности с приводом генератора от двигателя (ЭУОМ) транспортного средства передвижного объекта, блок коммутации каналов ЭУОМ, блок приема и передачи команд управления, блок контроля входного напряжения, два выпрямительных блока в составе многофункционального тиристорного модуля и диодного модуля каждый, блок управления коммутационными аппаратами (КА), блок централизованного распределения постоянного тока потребителей, два преобразователя напряжения постоянного тока, блоки распределения постоянного тока основных и вспомогательных потребителей с гарантированным электроснабжением с подключенными к ним основными и вспомогательными потребителями, первый и второй КА с замыкающими контактами, преобразователь напряжения переменного тока, блок распределения переменного тока вспомогательных потребителей с негарантированным электроснабжением, блок распределения постоянного тока вспомогательных потребителей с негарантированным электроснабжением, блок заряда аккумуляторной батареи, блок управления режимами работы аккумуляторной батареи, аккумуляторную батарею, линейный ввод, устройство централизованного автоматизированного управления сетью электроснабжения и три линии связи.

Данная система позволяет осуществлять электроснабжение потребителей постоянного и переменного тока, функционирующих в удалении от стационарных электрических сетей. Недостатком данной системы является отсутствие возможности электроснабжения потребителей переменного тока при отключении внешнего источника питания.

Известна система электроснабжения [2], содержащая источник питания постоянного тока, подсоединенный к потребителям постоянного тока, предназначенная для питания потребителей в эксплуатационном режиме работы ТС; стационарную сеть переменного тока, предназначенную для питания потребителей переменного тока в стационарном режиме, инвертор, выпрямители, автономный преобразователь.

Данная система позволяет обеспечивать электроснабжение потребителей постоянного и переменного тока, функционирующих в удалении от стационарных электрических сетей и при отключении внешнего источника питания. Недостатком данной системы является отсутствие возможности бесперебойного электроснабжения потребителей.

Известна компенсированная система электроснабжения разночастотных потребителей электрической энергии переменного и постоянного тока [3]. В этой системе электроснабжения используется двенадцатифазный компенсированный выпрямитель с включенным на токи пятой и седьмой гармоник компенсирующим устройством. Система в виде компенсированного преобразователя частоты снабжена введенным и подключенным к выходным выводам компенсированного выпрямителя распределительным устройством, содержащим шины постоянного тока и коммутационную аппаратуру. С помощью коммутационной аппаратуры к шинам постоянного тока распределительного устройства подключены потребители постоянного тока и автономные инверторы, преобразующие постоянный ток в переменный ток различной частоты, для питания потребителей переменного тока.

В данной системе, выбранной в качестве ближайшего аналога, сохраняется возможность питания потребителей переменного тока через автономные инверторы и постоянного тока от шин постоянного тока. Недостатками системы является: 1) отсутствие возможности бесперебойного электроснабжения потребителей при отключении от внешнего источника; 2) отсутствие возможности питания потребителей, не допускающих разрыва кривой питающего переменного напряжения при отключении внешнего источника питания и при переходе на питание от резервного источника электроснабжения; 3) отсутствие возможности питания потребителей, критичных к изменению уровня напряжения, т.е. питание всех потребителей осуществляется нестабилизированным напряжением.

Для исключения указанных недостатков предлагается техническое решение, которое выполняет задачи расширения функциональных возможностей САЭ, а именно: 1) электроснабжение потребителей от резервного источника питания при отключении внешней сети; 2) преобразование электроэнергии переменного тока в постоянный и распределение ее по потребителям; 3) повышение надежности, бесперебойности и качества электроснабжения потребителей подвижного агрегата, не допускающих перерывов электроснабжения.

Для решения этих задач предлагается система автономного электроснабжения на постоянном токе подвижного агрегата, содержащая преобразователь в виде компенсированного выпрямителя, распределительное устройство, включающее шины постоянного тока, развязывающие диоды. К шинам постоянного тока входными выводами через разделительные диоды подключены: автономный инвертор с потребителем электрической энергии переменного тока, стабилизатор напряжения с подключенным к нему потребителем электрической энергии постоянного тока, потребитель постоянного тока, подзарядное устройство, выходными выводами подключенное к полюсам аккумуляторных батарей, а также подключенные выходными выводами аккумуляторные батареи и вентильный генератор (фиг.1). Вентильный генератор включает в себя синхронный генератор постоянного тока со смещенными на 90° обмотками, выходными выводами подключенными через трехфазные мостовые схемы выпрямления к шинам постоянного тока с целью снижения коэффициента пульсаций.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.2), на котором представлена структурная схема системы автономного электроснабжения на постоянном токе подвижного агрегата.

Система автономного электроснабжения на постоянном токе подвижных агрегатов содержит шины постоянного тока 1 с подключенным к ним выходными выводами через разделительный диод 2 выпрямителем 3, который входными выводами подключен к внешнему источнику переменного тока 4; вентильный генератор 6, подключенный к шинам постоянного тока через разделительный диод 5; устройство регулирования возбуждения 7, входными выводами подключенное к шинам постоянного тока через разделительный диод 8, аккумуляторная батарея 10, выходными выводами подключенная к шинам постоянного тока через разделительный диод 9; подзарядное устройство 12, входными выводами подключенное к шинам постоянного тока через разделительный диод 11, а выходными выводами подключенное к полюсам аккумуляторной батареи через разделительный диод 13; автономный инвертор 14, который входными выводами подключенный к шинам постоянного тока, к выходным выводам которого подключен трехфазный потребитель переменного тока 15; стабилизатор напряжения 16, входными выводами подключенный к шинам постоянного тока, с подключенным к его выходным выводам ответственным потребителем постоянного тока 17; потребитель постоянного тока 19, входными выводами подключенный к шинам постоянного тока через коммутационный аппарат 18.

Работа предлагаемой системы автономного электроснабжения на постоянном токе осуществляется следующим образом. На выходе выпрямителя 3, подключенного к внешнему источнику 4, создается постоянный ток, а на шинах постоянного тока 1 появляется постоянное напряжение. В результате на входе подзарядного устройства 12, автономного инвертора 14, стабилизатора напряжения 16 появляется постоянное напряжение. При замыкании коммутационного аппарата 18 на входных выводах потребителя 19 также появляется постоянное напряжение. Постоянный ток с выхода подзарядного устройства 12 через разделительный диод 13 поступает на подзаряд аккумуляторной батареи 10. Переменное напряжение с выходных выводов автономного инвертора 14 питает потребитель переменного тока 15. Стабилизированное напряжение на выходных выводах стабилизатора напряжения 16 питает ответственный потребитель постоянного тока 17. При нарушении электроснабжения от внешнего источника автоматически запускается вентильный синхронный генератор 6. На время запуска и выхода на режим вентильного генератора 6 и приема им нагрузки питание потребителей осуществляется от аккумуляторных батарей 10. Таким образом, перерывы питания автономного инвертора 14, стабилизатора напряжения 16 и потребителя 19 отсутствуют.

Технико-экономический эффект от применения предлагаемой системы автономного электроснабжения на постоянном токе обеспечивается: 1) питанием потребителей при отсутствии внешнего источника питания; 2) бесперебойным питанием потребителей постоянного и переменного тока при нарушениях питания от внешнего и резервного источника питания; 3) повышением надежности и качества электроснабжения ответственных потребителей, критичных к уровню питающего напряжения за счет использования стабилизатора напряжения, что повышает эффективность их функционирования.

Предлагаемая структурная схема САЭ создает условия для применения современных дизайнерских решений при проектировании подвижного агрегата. Так, имеется возможность выполнить ее в виде законченного программно-технического комплекса в блочно-модульном исполнении. При этом основное электрооборудование системы электроснабжения, состоящее из блоков и модулей высокой заводской готовности, размещается в одном специальном контейнере, удобном для транспортировки автомобильным, морским и железнодорожным транспортом, обеспечиваются минимальные сроки и затраты при введении оборудования в эксплуатацию, повышается надежность, удобство управления и ремонтопригодность.

Источники информации

1. RU 2421863, 20.06.2011.

2. RU 2364524, 20.08.2009.

3. RU 2400917, 27.09.2010.

Изобретение относится к системам автономного электроснабжения на основе силовой преобразовательной техники, входящим в состав систем генерации, преобразования и распределения электроэнергии постоянного тока. Технический результат заключается в повышении надежности работы и обеспечении бесперебойности электроснабжения потребителей постоянного и переменного тока различных категорий надежности электроснабжения. Для решения этих задач предлагаемая система автономного электроснабжения на постоянном токе подвижных агрегатов содержит преобразователь в виде компенсированного выпрямителя, распределительное устройство, включающее шины постоянного тока и разделительные диоды. К шинам постоянного тока подключены: автономный инвертор с потребителем электрической энергии переменного тока, потребитель постоянного тока, стабилизатор напряжения с подключенным к нему потребителем электрической энергии постоянного тока, критичный к изменению уровня напряжения питания, подзарядное устройство, аккумуляторная батарея, вентильный синхронный генератор со смещенными на 90° обмотками, выходными выводами подключенными к трехфазным мостовым схемам выпрямления. 2 ил.

Система автономного электроснабжения на постоянном токе подвижного агрегата, содержащая компенсированный выпрямитель, шины постоянного тока с подключенными к ним потребителем постоянного тока и автономным инвертором, с подключенным к нему потребителем переменного тока, отличающаяся тем, что к шинам постоянного тока через разделительный диод подключены вентильный генератор со смещенными на 90° обмотками и устройством автоматического регулирования возбуждения, аккумуляторная батарея с подзарядным устройством, стабилизатор напряжения с подключенным к нему потребителем постоянного тока, критичным к изменению уровня напряжения питания.