УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ТОКА, ВЫРАБАТЫВАЕМОГО АВТОНОМНЫМ ГЕНЕРАТОРОМ МИКРОГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Российский патент 2025 года по МПК H02J3/24 

Изобретение относится к области регулирования электрогенераторов, а именно к устройствам для управления в зависимости от электрических параметров на выходе электрогенератора и может быть использовано в автономных генераторах микрогидроэлектростанций, работающих независимо от сети централизованного энергоснабжения.

Известно устройство для регулирования частоты вырабатываемого тока автономного генератора [RU 33837 U1, МПК H02P 9/04 (2000.01), опубл. 11.10.2003], выбранное в качестве прототипа, содержащее блоки дискретного управления, входы которых подсоединены к логическому блоку, а выходы подключены к соответствующим блокам сопротивлений балластной нагрузки. Входы блока фазового управления активной мощностью и блока фазового управления реактивной мощностью соединены с логическим блоком. Выходы блока фазового управления активной мощностью и блока фазового управления реактивной мощностью подключены к сумматору, выход которого соединен с блоком резисторов балластной нагрузки.

Недостаток устройства регулирования частоты вырабатываемого тока автономного генератора заключается в том, что при изменении потенциала привода автономного генератора, не обеспечивается съем максимальной мощности и постоянство поддержания уровня электрической мощности для передачи ее потребителю в соответствии с графиком нагрузки.

Техническим результатом изобретения является расширение арсенала средств регулирования частоты вырабатываемого электрического тока для поддержания постоянного уровня электрической мощности автономного генератора микрогидроэлектростанции.

Предложенное устройство для регулирования частоты вырабатываемого тока автономного генератора с поддержанием уровня электрической мощности микрогидроэлектростанции, также как в прототипе, содержит блок дискретного управления, вход которого подсоединен к логическому блоку, а выход подключен к блоку сопротивлений балластной нагрузки.

Согласно изобретению, к входу логического блока подключен блок расчета уровня мощности автономного генератора, к которому подключены датчики тока и напряжения, установленные в якорной цепи автономного генератора микрогидроэлектростанции. К выходу логического блока подключен блок широтно-импульсной модуляции регулирования мощности балластной нагрузки, выходы которого подключены к входам блока сопротивлений балластных нагрузок и блока аккумуляторной батареи, выходы которых подключены к входу блока широтно-импульсной модуляции регулирования мощности балластной нагрузки.

Использование блока широтно-импульсной модуляции регулирования мощности балластной нагрузки позволяет отслеживать точки максимума отбора мощности микрогидроэлектростанции, осуществлять балансировку между блоком сопротивлений балластной нагрузки и блоком аккумуляторной батареи, которая в свою очередь обеспечивает увеличение установленной мощности микрогидроэлектростанции. При таком регулировании автономный генератор всегда работает на неизменную по величине и характеру нагрузку в соответствии с графиком, обеспечивая стабильное регулирование частоты вырабатываемого электрического тока и поддержание постоянства электрической мощности автономного генератора микрогидроэлектростанции.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для регулирования частоты тока, вырабатываемого автономным генератором микрогидроэлектростанции.

Устройство для регулирования частоты тока, вырабатываемого автономным генератором микрогидроэлектростанции, содержит блок расчета уровня мощности автономного генератора 1, к выходу которого подключен логический блок 2, к выходу которого подключены блок дискретного управления 3 и блок широтно-импульсной модуляции регулирования мощности балластной нагрузки 4, к выходу блока дискретного управления 3 подключен блок сопротивлений балластной нагрузки 5. К входу блока широтно-импульсной модуляции регулирования мощности балластной нагрузки 4 подключен блок сопротивлений балластной нагрузки 5 и блок аккумуляторной батареи 6, выходы блока сопротивлений балластной нагрузки 5 и блока аккумуляторной батареи 6 подсоединены к блоку широтно-импульсной модуляции регулирования мощности балластной нагрузки 4.

Блок расчета уровня мощности автономного генератора 1 представляет собой типовой аналого-цифровой преобразователь. Логический блок 2 может быть выполнен в виде запрограммированного микроконтроллера. Блок дискретного управления 3 представляет собой семисторный регулятор, нагрузкой для которого является блок сопротивлений балластной нагрузки 5 (потребители активной мощности). Величина сопротивлений блока сопротивлений балластной нагрузки 5 может быть выбрана в соответствии с ГОСТ Р 58408-2019. В качестве блока широтно-импульсной модуляции регулирования мощности балластной нагрузки 4 может быть использован любой автономный инвертор, например, «Импульс форвард 3310» мощностью 10 кВт. В качестве блока аккумуляторной батареи 6 может быть использована любая аккумуляторная батарея с суммарной энергией до 40 кВт/ч.

Устройство работает следующим образом. В блок расчета уровня мощности автономного генератора 1 поступают сигналы с датчика тока I_г и датчика напряжения U_г, установленных в якорной цепи генератора микрогидроэлектростанции. Блок расчета уровня мощности автономного генератора 1 определяет текущее значение мощности автономного генератора и передает его в логический блок 2 в виде цифрового сигнала U_у, пропорционального требуемой величине, рассеиваемой на блоке балластных сопротивлений 5, мощности. Логический блок 2 формирует сигналы дискретного управления U_n для блока дискретного управления 3, который подключает блок балластных сопротивлений 5. Одновременно из логического блока 2 в блок широтно-импульсной модуляции регулирования мощности балластной нагрузки 4 поступает управляющий сигнал U_P, который задает управление в соответствии с требуемым уровнем обеспечиваемой мощности. В режиме недостаточной мощности автономного генератора микрогидроэлектростанции блок сопротивлений балластной нагрузки 5 отключается, увеличивая полезную выработку электроэнергии, которая поступает потребителю, либо заряжает блок аккумуляторной батареи 6 для использования в часы максимумов графика нагрузки. В режиме избытка мощности, наоборот, подключается блок сопротивлений балластной нагрузки 5 для сохранения стабильной работы автономного генератора микрогидроэлектростанции, для обеспечения устойчивой работы и сохранения максимума выработки электроэнергии. Для оценки текущей ситуации по нагрузке в блок широтно-импульсной модуляции регулирования мощности балластной нагрузки 4 от блока сопротивлений балластной нагрузки 5 приходит сигнал U_R, показывающий текущий уровень потребления электроэнергии, а от блока аккумуляторной батареи 6 приходит сигнал U_A показывающий текущий расход (заряд/разряд) блока аккумуляторной батареи 6 что позволяет обеспечить постоянный уровень электрической мощности автономного генератора микрогидроэлектростанции.

Изобретение относится к области регулирования электрогенераторов, а именно к устройствам для управления в зависимости от электрических параметров на выходе электрогенератора, и может быть использовано в автономных генераторах микрогидроэлектростанций, работающих независимо от сети централизованного энергоснабжения. Устройство для регулирования частоты тока, вырабатываемого автономным генератором микрогидроэлектростанции, содержит блок дискретного управления, вход которого подсоединен к логическому блоку, а выход подключен к блоку сопротивлений балластной нагрузки. К входу логического блока подключен блок расчета уровня мощности автономного генератора, к которому подключены датчики тока и напряжения, установленные в якорной цепи автономного генератора. К выходу логического блока подключен блок широтно-импульсной модуляции регулирования мощности балластной нагрузки, выходы которого подключены к входам блока сопротивлений балластных нагрузок и блока аккумуляторной батареи, выходы которых подключены к входу блока широтно-импульсной модуляции регулирования мощности балластной нагрузки. Технический результат - расширение арсенала средств регулирования частоты вырабатываемого электрического тока для поддержания постоянного уровня электрической мощности автономного генератора микрогидроэлектростанции. 1 ил.

Устройство для регулирования частоты тока, вырабатываемого автономным генератором микрогидроэлектростанции, содержащее блок дискретного управления, вход которого подсоединен к логическому блоку, а выход подключен к блоку сопротивлений балластной нагрузки, отличающееся тем, что к входу логического блока подключен блок расчета уровня мощности автономного генератора, к которому подключены датчики тока и напряжения, установленные в якорной цепи автономного генератора, к выходу логического блока подключен блок широтно-импульсной модуляции регулирования мощности балластной нагрузки, выходы которого подключены к входам блока сопротивлений балластных нагрузок и блока аккумуляторной батареи, выходы которых подключены к входу блока широтно-импульсной модуляции регулирования мощности балластной нагрузки.