Способ регулирования напряжения автономной системы электроснабжения Российский патент 2024 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автономного электроснабжения с несколькими дизель-генераторными установками, работающими попеременно, включенной параллельно дизель-генераторным установкам блоком аккумуляторных батарей, выполняющем функцию резервного источника электрической энергии и изменяющейся электрической нагрузкой в различных режимах и условиях эксплуатации. Каждый из режимов эксплуатации характеризуется следующими параметрами: мощностью включенных электропотребителей, температурой электролита и степенью заряженности аккумуляторной батареи. При этом в различных режимах эксплуатации эти параметры существенно отличаются друг от друга, а режим заряда аккумуляторной батареи (величина напряжения при заряде) во многом определяется этими параметрами.

Известно устройство управления зарядом аккумуляторной батареи, по которому осуществляется определение состояния заряженности аккумуляторной батареи непосредственно при работе ее в схеме с генератором на транспортном средстве и изменяет уровень зарядного напряжения в зависимости от состояния заряженности, предотвращая как глубокий разряд, так и перезаряд батареи. Измерительная часть устройства содержит таймер, имеющий в своем составе элемент определения знака тока батареи и элемент подсчета времени заряда, соединенный с блоком включения измеряемой информации для передачи ее в вычислительную часть устройства в заданный момент времени заряда. Заданность времени измерения определяется хранящимися в памяти устройства предварительно полученными экспериментальными зависимостями между зарядным током, напряжением, температурой электролита и степенью заряженности аккумуляторной батареи [1].

Недостатками известного способа являются сложность реализации, а также необходимость измерения температуры и применение матрицы большой размерности с экспериментальными зависимостями между зарядным током, напряжением, температурой электролита и степенью заряженности аккумуляторной батареи.

Наиболее близким к изобретению является способ регулирования напряжения в бортовой сети транспортного средства с генератором и буферной аккумуляторной батареей, по которому в бортовой сети транспортного средства с генератором и буферной аккумуляторной батареей регулятор напряжения генератора переводят в режим поддержания максимального напряжения генератора при снижении напряжения в бортовой сети ниже первого порогового значения и удерживают его в этом режиме в течение заданного промежутка времени, отсчитываемого от момента превышения напряжения в бортовой сети второго порогового значения, при условии отсутствия в течение указанного промежутка времени провалов напряжения в бортовой сети ниже первого порогового значения [2].

Основным недостатком известного способа является очень низкая точность определения зарядного состояния аккумуляторной батареи, что приводит к ее перезаряду или глубоким разрядам, а это существенно снижает срок службы аккумуляторной батареи.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание способа регулирования напряжения в системе автономного энергоснабжения с несколькими дизель-генераторными установками, работающими попеременно, включенной параллельно им блоком аккумуляторных батарей, выполняющим функцию резервного источника электрической энергии и изменяющейся электрической нагрузкой реализация которого увеличивает срок службы аккумуляторной батареи, не вызывает существенного усложнения и снижения надежности работы системы электроснабжения в целом.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что по способу регулирования напряжения автономной системы электроснабжения, напряжение в сети измеряют и преобразуют в сигнал, характеризующий его величину, сравнивают полученный сигнал с пороговыми значениями, фиксируют моменты времени, когда указанный сигнал уменьшается ниже первого заданного порогового значения, в которые переводят регулятор напряжения генератора, если он находился в ином режиме, в режим поддержания максимального напряжения генератора, а впоследствии переводят регулятор напряжения генератора в режим поддержания минимального напряжения генератора, отличающийся тем, что регулирующее устройство генератора переводят в режим поддержания максимального напряжения генератора при снижении напряжения в электрической сети, измеренного при определенной величине электрической нагрузки и отключенном от электрической сети генераторе, ниже первого порогового значения и удерживают его в этом режиме до следующего измерения напряжения, при превышении напряжения в электрической сети, измеренного при определенной величине электрической нагрузки и отключенном от электрической сети генераторе, выше второго порогового значения регулирующее устройство генератора переводят в режим поддержания минимального напряжения генератора и удерживают его в этом режиме до следующего измерения напряжения.

Способ поясняется фиг. 1, где представлена функциональная схема, его реализующая.

Функциональная схема состоит из двух дизель-генераторных установок, (их количество может быть любым) 1, 2 (фиг. 1), параллельно которым подключен блок аккумуляторных батарей 3, регулирующее устройство 4 и потребителей электрической энергии 5.

Способ реализуется следующим образом (фиг. 1). Напряжение в электрической сети измеряется, когда принудительно включают все потребители электрической энергии 5, при этом на момент измерения, работающий синхронный генератор 1 или 2 переводится в режим холостого хода с помощью регулирующего устройства 4 и преобразуется в сигнал U_{эл.сети}, характеризующий степень заряженности аккумуляторных батарей блока 3. Полученный сигнал U_{эл.сети} сравнивают в регулирующем устройстве 4 с заданными пороговыми значениями U_п1 и U_п2, где U_п2>U_п1. При уменьшении сигнала U_{эл.сети} ниже первого заданного порогового значения U_п1, т.е. аккумуляторные батареи блока 3 разряжены регулирующее устройство 4 переключается в режим поддержания максимального напряжения генератора 1 или 2 U_макс для обеспечения форсированного заряда аккумуляторных батарей блока 3. Через определенное время t_изм (может находиться в диапазоне от 2-х до 60-ти мин.) напряжение в электрической сети снова измеряется, когда включены все потребители электрической энергии 5, при этом на момент измерения, работающий синхронный генератор 1 или 2 переводится в режим холостого хода с помощью регулирующего устройства 4 и преобразуется в сигнал U_{эл.сети}, характеризующий степень заряженности аккумуляторных батарей блока 3. При увеличении сигнала U_{эл.сети} выше второго заданного порогового значения U_п2, т.е. аккумуляторные батареи блока 3 имеют допустимую степень заряженности регулирующее устройство 4 переключается в режим поддержания минимального напряжения генератора 1 или 2 U_мин для обеспечения восполняющего заряда аккумуляторных батарей блока 3, или полного прекращения их заряда. Через определенное время t_изм напряжение в электрической сети снова измеряется, когда включены все потребители электрической энергии 5, при этом на момент измерения, работающий синхронный генератор 1 или 2 переводится в режим холостого хода с помощью регулирующего устройства 4 и преобразуется в сигнал U_{эл.сети}, характеризующий степень заряженности аккумуляторных батарей блока 3 и регулирующее устройство 4 переключается в режим поддержания минимального U_мин или максимального U_макс напряжения генератора.

Источники информации

1.RU 2 025 862, 1994 год.

2. RU 2 040 095, 1995 год.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах автономного электроснабжения с несколькими дизель-генераторными установками, работающими попеременно, включенным параллельно им блоком аккумуляторных батарей, выполняющим функцию резервного источника электрической энергии и с изменяющейся электрической нагрузкой. Согласно способу напряжение в сети измеряют и сравнивают с пороговыми значениями, когда напряжение уменьшается ниже первого заданного порогового значения, регулирующее устройство, если оно находилось в ином режиме, переводят в режим поддержания максимального напряжения генератора, а впоследствии переводят регулирующее устройство в режим поддержания минимального напряжения генератора, регулирующее устройство генератора переводят в режим поддержания максимального напряжения генератора при снижении напряжения в электрической сети ниже первого порогового значения, которое измеряют, когда включают максимальную электрическую нагрузку и отключают от электрической сети генератор, максимальное напряжение поддерживают до следующего измерения напряжения, при превышении напряжения в электрической сети второго порогового значения, которое больше первого напряжения в электрической сети, которое измеряют, когда включают максимальную электрическую нагрузку и отключают от электрической сети генератор, регулирующее устройство генератора переводят в режим поддержания минимального напряжения генератора и удерживают его в этом режиме до следующего измерения напряжения. Технический результат заключается в увеличении срока службы аккумуляторной батареи. 1 ил.

Способ регулирования напряжения автономной системы электроснабжения, в состав которой входят, по меньшей мере, несколько генераторных установок, работающих попеременно, и включенный параллельно им блок аккумуляторных батарей, выполняющий функцию резервного источника электрической энергии и с изменяющейся электрической нагрузкой, заключающийся в том, что для достижения увеличения срока службы аккумуляторной батареи при отсутствии существенного усложнения и снижения надежности работы системы электроснабжения в целом напряжение в сети измеряют и сравнивают с пороговыми значениями, когда напряжение уменьшается ниже первого заданного порогового значения, регулирующее устройство, если оно находилось в ином режиме, переводят в режим поддержания максимального напряжения генератора, а впоследствии переводят регулирующее устройство в режим поддержания минимального напряжения генератора, отличающийся тем, что регулирующее устройство генератора переводят в режим поддержания максимального напряжения генератора при снижении напряжения в электрической сети ниже первого порогового значения, которое измеряют, когда включают максимальную электрическую нагрузку и отключают от электрической сети генератор, максимальное напряжение поддерживают до следующего измерения напряжения, при превышении напряжения в электрической сети второго порогового значения, которое больше первого, напряжение в электрической сети измеряют, когда включают максимальную электрическую нагрузку и отключают от электрической сети генератор, регулирующее устройство генератора переводят в режим поддержания минимального напряжения генератора и удерживают его в этом режиме до следующего измерения напряжения.