[go: up one dir, main page]

RU2502172C1 - Device for balanced stabilised power supply to high-duty consumers - Google Patents

Device for balanced stabilised power supply to high-duty consumers Download PDF

Info

Publication number
RU2502172C1
RU2502172C1 RU2012117995/07A RU2012117995A RU2502172C1 RU 2502172 C1 RU2502172 C1 RU 2502172C1 RU 2012117995/07 A RU2012117995/07 A RU 2012117995/07A RU 2012117995 A RU2012117995 A RU 2012117995A RU 2502172 C1 RU2502172 C1 RU 2502172C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
consumers
consumer
individual
converter
Prior art date
Application number
RU2012117995/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012117995A (en
Inventor
Владимир Иванович Каплин
Виктор Николаевич Карпинский
Original Assignee
Объединенный Институт Ядерных Исследований
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Объединенный Институт Ядерных Исследований filed Critical Объединенный Институт Ядерных Исследований
Priority to RU2012117995/07A priority Critical patent/RU2502172C1/en
Publication of RU2012117995A publication Critical patent/RU2012117995A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2502172C1 publication Critical patent/RU2502172C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.SUBSTANCE: electric power consumers are in-series connected to a direct current source. Individual general-purpose reversible controlled PWM-converter is parallel connected to each consumer and implements controlled current take-off or current addition to the required level of the chosen power consumption stabilisation parameter. Individual feedback sensors with a control assembly are included together with reversible PWM-converter to an automatic control system of the chosen power consumption stabilisation parameter. An individual general-purpose digital conversion board (IGDCB) is connected to a computer digital exchange line. The board is built into the reversible converter assembly, and in addition to the digital conversion function of measured signals, it is intended to generate a general list of unit control functions. All IGDCB boards are parallel connected through a communication line to the computer that establishes and supports the chosen system mode by subsequent interrogation of sensors of units, storage battery and consumers.EFFECT: obtaining maximum efficiency at observance of the requirement of accurate control of the chosen parameter of electric power in an automatic control mode of high-duty units, thus providing up-to-date quality of power supplied to each consumer.1 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области энергетики, и предназначено для электропитания потребителей постоянного тока большой мощности, и позволяет высокоэффективно с максимальным КПД (на уровне современных преобразователей) осуществлять прецизионное регулируемое питание потребителей постоянного тока.The invention relates to the field of energy, and is intended for power supply of direct current consumers of high power, and allows high-precision with maximum efficiency (at the level of modern converters) to carry out precision controlled power supply of direct current consumers.

Данная разработка может быть реализована в сложных технологических комплексах большой мощности, связанных с одновременной работой большого числа мощных двигателей постоянного и переменного тока, амплитудно-частотных регуляторах разного назначения, нагревателях, электродуговых испарителях, высокочастотных индукционных печах и нагревателях, вентиляционных и обдувочных устройствах, узлах регулировки температуры различных объектов, устройствах формирования магнитных и электрических полей, работающих в таких энергоемких отраслях производства, как металлургия, энергетика, металлопрокатное производство, ускорительная техника и др.This development can be implemented in complex technological complexes of high power associated with the simultaneous operation of a large number of powerful DC and AC motors, amplitude-frequency controllers for various purposes, heaters, electric arc evaporators, high-frequency induction furnaces and heaters, ventilation and blowing devices, control units temperatures of various objects, devices for the formation of magnetic and electric fields operating in such energy-intensive industries, etc. duction, such as metallurgy, power generation, metal rolling production, accelerating technics and others.

В настоящее время электроснабжение промышленных предприятий ведется на переменном трехфазном токе. Зачастую, с целью достижения бесперебойности питания (БП) в энергосистему включена дизельная установка, аккумуляторная батарея, которая обеспечивает и оперативное питание потребителей постоянного тока, причем мощности потребителей, преобразователей, двигателей-генераторов, механических выпрямителей могут отличаться в десятки раз. Например, выпрямители - по потребляемой нагрузкой мощности - делятся на маломощные - единицы кВт, средней мощности - десятки кВт и большой мощности - более 100 кВт [5]. В отношении источников бесперебойного питания (ИБП) к маломощным принято относить устройства от 250 до 3000 вт, к средней мощности - от 3 до 30 кВт, большой мощности - от 10 до нескольких сотен кВт. В предлагаемом изобретении речь идет о прецизионном питании десятков потребителей суммарной мощностью выше верхнего приведенного диапазона с использованием одного регулируемого выпрямителя.Currently, power supply to industrial enterprises is carried out on alternating three-phase current. Often, in order to achieve uninterrupted power supply (PSU), a diesel installation and a rechargeable battery are included in the power system, which also provides operational power to DC consumers, and the capacities of consumers, converters, motor generators, and mechanical rectifiers can vary by tens of times. For example, rectifiers - according to the power consumed by the load - are divided into low-power - units of kW, medium power - tens of kW and high power - more than 100 kW [5]. With regard to uninterruptible power supplies (UPS), it is customary to classify devices from 250 to 3000 W as low-power, medium power from 3 to 30 kW, high power from 10 to several hundred kW. In the present invention we are talking about the precision power supply of dozens of consumers with a total power above the upper reduced range using one adjustable rectifier.

Уровень техникиState of the art

Известны энергетические комплексы сопоставимой, чаще меньшей, мощности с близкими по назначению и требованиям к параметрам.Energy complexes of comparable, often lower power, are known with similar purpose and parameter requirements.

В приведенных ниже аналогах в качестве основного элемента энергообмена, либо источника энергии фигурирует аккумуляторная батарея (АБ), хотя могут использоваться, с разной степенью эффективности, и другие накопители - сверхпроводящие, криогенные, механические, теплые индуктивные, экзотические, емкостные и пр. Последний из перечисленных способов накопления энергии - конденсаторная батарея - по мощностным (мегаватный уровень) и экономическим параметрам максимально приближен к решаемым в предложенной заявке задачам.In the analogs below, a storage battery (AB) is used as the main element of energy exchange or an energy source, although other drives can be used with varying degrees of efficiency - superconducting, cryogenic, mechanical, warm inductive, exotic, capacitive, etc. The last of of the listed methods of energy storage - a capacitor bank - in terms of power (megawatt level) and economic parameters is as close as possible to the problems solved in the proposed application.

Так, например, в изобретении [1] содержится один источник постоянного тока, который питает разными токами несколько потребителей. При этом разница в токах отдельных потребителей возникает при подключении разного числа АБ, либо секций внутри отдельной АБ. Один - основной источник, он же является зарядным агрегатом (выпрямитель) - служит лишь для предварительного заряда АБ. Результат достигается переключением разного числа батарей и секций по отношению к каждому потребителю в отдельности. Переключения осуществляются механическими коммутаторами - по командам с управляющего устройства. Количество таких сборок-источников - соответствует числу потребителей. В изобретении [1] нагрузки по отношению к источнику питания подключены параллельно, хотя основных источников один, но число сборок АБ соответствует числу нагрузок; при этом каждая сборка АБ, фактически, является, как и в обычной системе, автономным источником питания своего потребителя.So, for example, the invention [1] contains one source of direct current, which supplies several consumers with different currents. In this case, the difference in the currents of individual consumers occurs when connecting a different number of batteries, or sections within a separate battery. One - the main source, it is also a charging unit (rectifier) - serves only to pre-charge the battery. The result is achieved by switching a different number of batteries and sections in relation to each consumer individually. Switching is carried out by mechanical switches - by commands from the control device. The number of such source assemblies corresponds to the number of consumers. In the invention [1], the loads with respect to the power source are connected in parallel, although the main sources are the same, but the number of battery assemblies corresponds to the number of loads; Moreover, each battery assembly, in fact, is, as in a conventional system, an autonomous power source for its consumer.

Недостатками изобретения являются:The disadvantages of the invention are:

- отсутствует возможность плавного регулирования подводимой к потребителю мощности, регулирование осуществляется дискретно с шагом секции, с шагом элемента АБ;- there is no possibility of smooth regulation of the power supplied to the consumer, regulation is carried out discretely with a step of a section, with a step of an AB element;

- работающее в ручном режиме «управляющее устройство» не обеспечивает разнообразие требований, предъявляемых к современным преобразователям, связанное с точностью регулирования выбранного параметра мощности, поддержанием оптимального режима эксплуатации, реверсом тока на каждом потребителе и др;- the “control device” operating in manual mode does not provide a variety of requirements for modern converters, related to the accuracy of regulation of the selected power parameter, maintenance of the optimal operating mode, current reversal at each consumer, etc.

- дополнительный фактор нестабильности, вызванный падением напряжения на потребителе, обусловленным падением напряжения на элементах батареи в процессе разряда, которое может достигать десятка процентов;- an additional factor of instability caused by the voltage drop at the consumer, due to the voltage drop on the battery cells during the discharge, which can reach ten percent;

- стационарная кабельная сеть соединений с потребителями состоит из кабелей с избыточным сечением (каждый кабель может, при определенном сочетании коммутаторов, оказаться в режиме максимального тока, тогда как другие обесточены), в таком устройстве затраты на кабельную сеть максимальны.- a stationary cable network of connections with consumers consists of cables with excessive cross-section (each cable can, in a certain combination of switches, be in maximum current mode, while others are de-energized), in such a device the cost of a cable network is maximum.

В устройстве [2] предполагается включение в систему энергоснабжения инвертора, который запитывается от аккумулятора постоянного тока и подключен своим выходом параллельно с основным электроснабжением потребителя, с измерительным устройством, включенным в цепь подключения потребителя и управляющим устройством. Оператор в случае прогнозируемого превышения энергопотребления, может инициировать подпитку электроэнергией от предварительно заряженной АБ через инвертор. Рассматривается большое число заявленных изобретением режимов работы системы, разнообразные свойства потребителей и источников энергии, недостатком устройства является осуществление оператором ручного управления и контроля параметров.In the device [2], an inverter is supposed to be included in the power supply system, which is powered by a DC battery and connected by its output in parallel with the main power supply of the consumer, with a measuring device included in the consumer’s connection circuit and a control device. In the case of a predicted excess of power consumption, the operator can initiate a recharge of electricity from a pre-charged battery through an inverter. A large number of the system operating modes claimed by the invention, various properties of consumers and energy sources are considered, the drawback of the device is that the operator manually controls and controls the parameters.

Изобретение [3] представляет ряд способов размещения конденсаторов по отношению к одному или нескольким источникам энергии, потребителям и группам потребителей электроэнергии средней и большой мощности и с разным ее качеством и бесперебойностью. В основе схем лежит конденсатор (или группа), имеющий относительно высокую мощность накопления энергии, подключенный к указанному источнику и к потребителю (потребителям) через систему распределения электроэнергии, тракт передачи части электроэнергии от указанного источника в указанный конденсатор для накопления энергии в период низкого ее потребления, устройство для преобразования электроэнергии переменного тока от указанного источника в электроэнергию постоянного тока для хранения в конденсаторе, инвертор преобразования и передачи накопленной конденсатором энергии в систему распределения электроэнергии в период высокого ее потребления, контрольно-измерительную аппаратуру для обеспечения автоматического подключения конденсатора к источнику электроэнергии и к системе распределения электроэнергии. При этом накопительный конденсатор и оборудование энергообмена могут:The invention [3] presents a number of methods for placing capacitors with respect to one or more energy sources, consumers and consumer groups of medium and high power and with different quality and uninterrupted power. The circuits are based on a capacitor (or group) having a relatively high energy storage capacity, connected to the specified source and to the consumer (s) through the power distribution system, the transmission path of a part of the electric power from the specified source to the specified capacitor for energy storage during its low consumption , a device for converting AC electricity from a specified source into DC electricity for storage in a capacitor, a conversion inverter and transmitting the amount of energy stored by the capacitor in the power distribution system during a period of high energy consumption, instrumentation to ensure that the capacitor is automatically connected to the power source and to the power distribution system. At the same time, the storage capacitor and energy exchange equipment can:

а) располагаться на источнике электроэнергии или поблизости от него,a) be located at or near a source of electricity,

б) быть выполнены на подвижном средстве с возможностью зарядки в одном месте и разрядки здесь же или в других местах,b) be performed on a mobile vehicle with the ability to charge in one place and discharge here or in other places,

в) подключаться в моменты просадок основной питающей сети,c) connect at the time of drawdowns of the main supply network,

г) подключаться на время удорожания стоимости энергии.d) connect at the time the cost of energy increases.

Недостатком использования конденсаторного накопителя энергии, в отличие от АБ, следует считать относительно резкое падение напряжения на конденсаторах при длительном отборе мощности, что снижает устойчивость работы преобразователей и усложняет их конструкцию. На аккумуляторной батарее напряжение меняется в значительно меньшем диапазоне за все время отдачи ее мощности (режима критического разряда исключается). Кроме того, накопители на конденсаторах, ионисторах, обладая энергоемкостью на уровне десятков мегаджоулей, представляют из себя объемные, сложные в техническом отношении, дорогостоящие сооружения.The disadvantage of using a capacitor energy storage device, unlike AB, should be considered a relatively sharp voltage drop across the capacitors during long-term power take-off, which reduces the stability of the converters and complicates their design. On the battery, the voltage changes in a much smaller range for the entire time the power returns (critical discharge mode is excluded). In addition, drives on capacitors, ionistors, having an energy intensity of tens of megajoules, are voluminous, technically complex, expensive structures.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, является устройство [4], включающее регулируемый источник постоянного тока, аккумуляторную батарею, датчики контроля параметров электроэнергии, потребители электроэнергии, снабженные широтно-импульсными модуляторами (ШИМ)-преобразователями, каждый из которых включает высокочастотный трансформатор, ШИМ-контроллер, узел быстродействующей защиты, силовые коммутаторы и драйверы. Авторы изобретения [4] предлагают повысить КПД и уменьшить массогабаритные характеристики системы путем создания нескольких стабилизированных, гальванически развязанных каналов питания потребителей постоянным током, без двойного преобразования. В каждом канале - по числу потребителей - запитанном от одного общего выпрямителя, имеется ШИМ преобразователь (инвертор), управляющее устройство, коммутатор импульсов, высокочастотный трансформатор мощности выпрямитель. Трансформатор намотан с двумя первичными обмотками, по которым независимо может производиться передача высокочастотной мощности с последующим выпрямлением потребителю данного канала. При этом зарядно буферное устройство (ЗБУ) аккумуляторной батареи, устроенное также принципу ШИМ преобразователя, является маломощным, обеспечивающим заряд АБ только при отключенных потребителях системы. В нормальном режиме ЗБУ обеспечивает только подзаряд АБ, а потребители питаются от одного общего выпрямителя через индивидуальный преобразователь. Авторы [4] исключили двойное преобразование, дополнительно повысив КПД.Closest to the proposed invention is a device [4], which includes an adjustable constant current source, a battery, sensors controlling the parameters of electricity, electricity consumers equipped with pulse-width modulators (PWM) converters, each of which includes a high-frequency transformer, PWM controller , high-speed protection node, power switches and drivers. The inventors [4] propose increasing efficiency and reducing the overall dimensions of the system by creating several stabilized, galvanically isolated DC power channels for consumers, without double conversion. In each channel - according to the number of consumers - powered from one common rectifier, there is a PWM converter (inverter), a control device, a pulse switch, a high-frequency power transformer and a rectifier. The transformer is wound with two primary windings, through which high-frequency power can be transmitted independently and then rectified to the consumer of this channel. At the same time, the charging buffer device (ZBU) of the battery, also designed according to the PWM converter principle, is low-power, providing battery charge only when the system consumers are disconnected. In normal mode, the ACU provides only a recharge of batteries, and consumers are powered by one common rectifier through an individual converter. The authors of [4] ruled out a double conversion, further increasing the efficiency.

Система питания [4] устроена по принципу параллельного питания потребителей от общего источника по индивидуальной кабельной трассе для каждого потребителя, причем мощность преобразователя соответствует мощности потребителя. Недостатком [4] является ограничение мощности потребителя на уровне средней, т.е., на сегодня, ограничена десятками киловатт, причем цена за каждый кВт при ШИМ преобразовании примерно в 2-3 раза выше в сравнении с тиристорными аналогичной мощности. Кроме того, [4] не предусматривает возможности регулировки выбранного параметра энергопотребления.The power system [4] is arranged on the principle of parallel power supply to consumers from a common source on an individual cable route for each consumer, and the power of the converter corresponds to the power of the consumer. The disadvantage [4] is the limitation of consumer power at the average level, that is, today it is limited to tens of kilowatts, and the price for each kW during PWM conversion is about 2-3 times higher compared to thyristor of the same power. In addition, [4] does not provide for the possibility of adjusting the selected energy consumption parameter.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Изобретение решает задачу получения максимального КПД устройства при соблюдении режима точного регулирования передачи электроэнергии потребителям в режиме автоматического управления агрегатами большой мощности, обеспечивая современное качество энергопотребления.The invention solves the problem of obtaining the maximum efficiency of the device while observing the precise regulation of the transmission of electricity to consumers in the automatic control mode of large power units, ensuring modern quality of energy consumption.

Техническая задача решается тем, что предлагаемое устройство включает регулируемый источник постоянного тока, аккумуляторную батарею, датчики контроля параметров электроэнергии, потребители электроэнергии. Потребители электроэнергии снабжены широтно-импульсными модуляторами (ШИМ)-преобразователями, каждый из которых включает высокочастотный трансформатор, ШИМ-контроллер, узел быстродействующей защиты, силовые коммутаторы и драйверы. Потребители электроэнергии подключены к источнику постоянного тока последовательно, а параллельно каждому потребителю подсоединен индивидуальный универсальный реверсивный управляемый ШИМ-преобразователь с возможностью стабилизации выбранного параметра электроэнергии каждого отдельного потребителя. ШИМ-преобразователь дополнительно включает индивидуальные датчики обратной связи, узел регулятора, индивидуальную плату цифрового преобразования, подключенную к линии цифрового обмена компьютера.The technical problem is solved by the fact that the proposed device includes an adjustable DC source, battery, sensors control the parameters of electricity, electricity consumers. Electricity consumers are equipped with pulse-width modulators (PWM) converters, each of which includes a high-frequency transformer, a PWM controller, a high-speed protection unit, power switches and drivers. Electricity consumers are connected to a direct current source in series, and in parallel with each consumer, an individual universal reversible controlled PWM converter is connected with the ability to stabilize the selected electricity parameter of each individual consumer. The PWM converter additionally includes individual feedback sensors, a controller assembly, an individual digital conversion board connected to the computer’s digital communication line.

Отличительными признаками изобретения являются:Distinctive features of the invention are:

- потребители электроэнергии подключены к источнику постоянного тока последовательно, что позволяет пропускать средний ток от общего для всех потребителей управляемого нестабилизированного выпрямителя (например, тиристорного) большой мощности;- electricity consumers are connected in series with a direct current source, which allows passing an average current from a common unstabilized rectifier (for example, thyristor) of high power common to all consumers;

- параллельно каждому потребителю подсоединен индивидуальный универсальный реверсивный управляемый ШИМ-преобразователь, который осуществляет регулируемый токоотбор, либо токодобавку до требуемого уровня выбранного параметра стабилизации энергопотребления;- in parallel with each consumer, an individual universal reversible controllable PWM converter is connected, which provides controlled current sampling, or current addition to the required level of the selected parameter for stabilizing energy consumption;

- индивидуальные датчики обратной связи с узлом регулятора входят вместе с реверсивным ШИМ-преобразователем в систему автоматического регулирования выбранного параметра стабилизации энергопотребления;- individual feedback sensors with the regulator node are included, together with a reversible PWM converter, in the automatic control system of the selected energy stabilization parameter;

- индивидуальная универсальная плата цифрового преобразования (ИКЦП) подключена к линии цифрового обмена компьютера, которая встроена в узел реверсивного преобразователя и, помимо функции цифрового преобразования измеряемых сигналов, призвана вырабатывать общий перечень функций - включение, отключение, отклики, задание опорных уровней сигналов управления агрегатом. Все платы ИКЦП включены параллельно через линию связи с компьютером, который устанавливает и поддерживает выбранный режим системы, последовательно опрашивая датчики агрегатов, потребителей системы, аккумуляторной батареи.- an individual universal digital conversion board (ICCP) is connected to the computer’s digital exchange line, which is built into the reverse converter assembly and, in addition to the function of digital conversion of the measured signals, is designed to develop a general list of functions - turning on, turning off, responses, setting reference levels of the unit control signals. All ICCP boards are connected in parallel through a communication line with a computer that installs and supports the selected system mode, sequentially polling the sensors of the units, system consumers, and the battery.

Схема устройства представлена на Фиг.1, гдеThe device diagram is presented in figure 1, where

1-1, 1-2, 1-n - потребители электроэнергии,1-1, 1-2, 1-n - consumers of electricity,

2 - канал последовательно соединенных потребителей,2 - channel series-connected consumers,

3 - общий кабель,3 - common cable,

4 - регулируемый, нестабильный источник большой мощности,4 - adjustable, unstable source of high power,

5 - реверсивные преобразователи,5 - reversible converters,

6 - аккумуляторная батарея,6 - battery

7 - датчик электроэнергии,7 - electric power sensor,

8 - индивидуальные платы цифрового обмена,8 - individual digital exchange cards,

9 - линия цифровой связи,9 - digital communication line,

10 - компьютер,10 - computer

11 - регулятор стабилизации параметра,11 - regulator stabilization parameter

12 - высокочастотный трансформатор.12 - high-frequency transformer.

Потребители 1-1, 1-2, … 1-n энергии постоянного тока соединены последовательно и образуют канал - 2 последовательно соединенных потребителей. Канал одним для всех потребителей общим кабелем - 3 подключен к регулируемому, нестабильному источнику большой мощности - 4. Параллельно с каждым потребителем тока основного источника включены реверсивные преобразователи - 5-1, 5-2, … 5-n (по числу потребителей), способные осуществлять реверсивный обмен энергией с аккумуляторной батареей - 6. Датчик электроэнергии - 7-1 связан через индивидуальную плату цифрового обмена - 8 по линии цифровой связи - 9 с компьютером - 10. Реверсивный преобразователь включает в себя регулятор 11 стабилизации параметра, драйверы, силовые коммутаторы, высокочастотный трансформатор - 12.Consumers 1-1, 1-2, ... 1-n DC energy are connected in series and form a channel - 2 consumers connected in series. Channel one for all consumers with a common cable - 3 is connected to an adjustable, unstable source of high power - 4. In parallel with each consumer of the main source current, reverse converters are included - 5-1, 5-2, ... 5-n (according to the number of consumers), capable of carry out a reverse exchange of energy with the battery - 6. Electricity sensor - 7-1 is connected via an individual digital exchange board - 8 via a digital communication line - 9 to a computer - 10. The reversing converter includes a parameter stabilization regulator 11, A driver, power switches, high frequency transformer - 12.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Вместо традиционного способа питания потребителей постоянного тока регулируемой мощностью, заключающемся, чаще всего, в независимом и раздельном питания каждого отдельного потребителя индивидуальным регулируемым источником и кабелями связи, потребители 1-1, 1-2, …, 1-n энергии постоянного тока соединены последовательно и образуют канал - 2 последовательно соединенных потребителей. Канал одним для всех потребителей общим кабелем - 3 подключен к регулируемому, нестабильному источнику большой мощности - 4 (низкие требования к источнику обуславливают и его низкую стоимость).Instead of the traditional way of supplying direct current consumers with regulated power, which most often consists in independent and separate supply of each individual consumer with an individual regulated source and communication cables, consumers 1-1, 1-2, ..., 1-n of direct current energy are connected in series and form a channel - 2 consumers connected in series. One channel for all consumers with a common cable - 3 is connected to an adjustable, unstable source of high power - 4 (low requirements for the source also determine its low cost).

Параллельно с каждым потребителем тока основного источника включены реверсивные преобразователи - 5-1, 5-2, … 5-n (по числу потребителей), способные осуществлять реверсивный обмен энергией с аккумуляторной батареей - 6. Реверсивный преобразователь автоматически, с использованием сигнала с датчика электроэнергии - 7-1, связанного через индивидуальную плату цифрового обмена - 8 по линии цифровой связи - 9 с компьютером - 10, осуществляет стабилизацию напряжения АБ параллельно со стабилизацией выбранного параметра электроэнергии потребителя. Возможны два режима работы реверсивного преобразователя - режим отъема мощности, либо режим добавки мощности от (к) потребителю. Реверсивный преобразователь включает в себя регулятор 11 стабилизации параметра, формирующий управляющее широтно-импульсным модулятором напряжение, драйверы, силовые коммутаторы, высокочастотный трансформатор - 12. Стабилизация выбранного параметра потребителя осуществляется, как ив случае АБ, компьютером через обратную связь по контуру, включающего себя - датчики энергии, индивидуальные платы цифрового обмена, линии цифровой связи, узел регулятора, широтно-импульсный модулятор, драйверы, коммутаторы, высокочастотный трансформатор, коммутаторы.In parallel with each consumer of the main source current, reversible converters are included - 5-1, 5-2, ... 5-n (by the number of consumers), capable of reversing energy exchange with the battery - 6. Reversing converter automatically, using the signal from the electric power sensor - 7-1, connected through an individual digital exchange board - 8 via a digital communication line - 9 with a computer - 10, stabilizes the voltage of the battery in parallel with the stabilization of the selected parameter of the consumer’s electricity. There are two possible modes of operation of the reversing converter - power take-off mode, or power addition mode from (to) the consumer. The reversing converter includes a parameter stabilization regulator 11, which generates voltage controlling the pulse-width modulator, drivers, power switches, and a high-frequency transformer - 12. Stabilization of the selected consumer parameter is carried out, as in the case of AB, by a computer through feedback along a circuit that includes sensors energy, individual digital exchange cards, digital communication lines, controller assembly, pulse-width modulator, drivers, switches, high-frequency transformer, mutators.

В представленной заявке основная мощность для потребителя генерируется общим источником большой мощности, а стабильность достигается прецизионным реверсивным преобразователем (ШИМ) мощностью плюс, либо минус по отношению к общему источнику. При этом диапазон регулирования равен удвоенной мощности реверсивного преобразователя. Возникает новое качество системы, связанное с возможностью управления энергосистемой большой мощности, когда основная часть мощности потребителя поступает от основного - единственного источника, а обеспечивающая диапазон и точность регулирования мощность поступает от реверсивного преобразователя. При этом единственная АБ выполняет оригинальную функцию энергообмена - демпфера - накопителя энергии с последующей рекуперацией ее излишков с помощью преобразователей либо в сеть, либо потребителям с недостающей энергией, что позволяет достичь максимальной экономии электроэнергии, улучшению параметров регулирования системы. Компьютерное управляющее устройство автоматически реализует дополнительные цели, связанные с накоплением отнимаемой и излишней для нагрузок энергии. В устройстве задействованы только современные преобразователи энергии, что приводит к максимальному КПД.In the submitted application, the main power for the consumer is generated by a common source of high power, and stability is achieved by a precision reversible converter (PWM) with power plus or minus with respect to the common source. In this case, the control range is equal to twice the power of the reversing converter. A new quality of the system arises, associated with the ability to control a large power system, when the main part of the consumer’s power comes from the main - a single source, and the power providing the range and accuracy of control comes from a reversing converter. At the same time, the only battery performs the original function of energy exchange - a damper - an energy storage device with subsequent recovery of its surplus with the help of converters either to the network or to consumers with insufficient energy, which allows to achieve maximum energy savings, improve system control parameters. A computer control device automatically implements additional goals related to the accumulation of energy taken away and excessive for loads. The device uses only modern energy converters, which leads to maximum efficiency.

Заявляемое изобретение предусматривает расширение функциональности и новое качество устройства на базе компьютера. Появилась возможность питания потребителей значительно большей мощности со стабилизацией любого выбранного параметра энергопотребления (ток, напряжение, мощность, температура и т.д.).The claimed invention provides for the expansion of functionality and new quality of a computer-based device. There was an opportunity to supply consumers with much greater power with stabilization of any selected parameter of energy consumption (current, voltage, power, temperature, etc.).

ЛитератураLiterature

1. Шведюк И.П., Шумаков Н.А. Патент РФ №2028706 «Многоканальная система питания» - от 09.02.19951. Shvedyuk I.P., Shumakov N.A. RF patent No. 2028706 "Multichannel power system" - from 09/02/1995

2. ШВАЙГЕРТ Харальд (AT), АППЕЛЬ Вильхельм (AT) Патент РФ №2340992 «Устройство для покрытия пиковой нагрузки» - от 10.02.20052. Schwaigert Harald (AT), APPEL Wilhelm (AT) RF patent No. 2340992 "Device for covering peak load" - from 10.02.2005

3. ПРОВАНЗАНА Джон М. (US) и др. Патент РФ №2298867 «Система выравнивания силовой нагрузки и пакетное накопление энергии» - от 10.10.20013. PROVENZANA John M. (US) and others. Patent of the Russian Federation No. 2298867 "The system of balancing power load and batch energy storage" - from 10.10.2001

4. Никитин Игорь Евгеньевич, Бушуев Владимир Михайлович Патент РФ №2221320 «Устройство бесперебойного электропитания многоканальное стабилизирующее» - от 18.12.20014. Nikitin Igor Evgenievich, Bushuev Vladimir Mikhailovich RF patent №2221320 “Uninterruptible power supply device multi-channel stabilizing” - from 18.12.2001

5. Материал из Интернета: http://electricalschool.info/5. Material from the Internet: http://electricalschool.info/

Claims (1)

Устройство сбалансированного стабилизированного питания потребителей большой мощности, включающее регулируемый источник постоянного тока, аккумуляторную батарею, датчики контроля параметров электроэнергии, потребители электроэнергии, снабженные широтно-импульсными модуляторами (ШИМ)-преобразователями, каждый из которых включает высокочастотный трансформатор, ШИМ-контроллер, узел быстродействующей защиты, силовые коммутаторы и драйверы, отличающееся тем, что потребители электроэнергии подключены к источнику постоянного тока последовательно, а параллельно каждому потребителю подсоединен индивидуальный универсальный реверсивный управляемый ШИМ-преобразователь с возможностью стабилизации выбранного параметра электроэнергии каждого отдельного потребителя, дополнительно включающий индивидуальные датчики обратной связи, узел регулятора, индивидуальную плату цифрового преобразования, подключенную к линии цифрового обмена компьютера. Balanced stabilized power supply device for high-power consumers, including an adjustable DC source, battery, power control sensors, power consumers equipped with pulse-width modulators (PWM) converters, each of which includes a high-frequency transformer, PWM controller, high-speed protection unit , power switches and drivers, characterized in that the consumers of electricity are connected to a DC source Consequently, in parallel with each consumer, an individual universal reversible controlled PWM converter is connected with the possibility of stabilizing the selected electric power parameter of each individual consumer, additionally including individual feedback sensors, a regulator assembly, an individual digital conversion board connected to the computer’s digital exchange line.
RU2012117995/07A 2012-05-03 2012-05-03 Device for balanced stabilised power supply to high-duty consumers RU2502172C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012117995/07A RU2502172C1 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Device for balanced stabilised power supply to high-duty consumers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012117995/07A RU2502172C1 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Device for balanced stabilised power supply to high-duty consumers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012117995A RU2012117995A (en) 2013-11-10
RU2502172C1 true RU2502172C1 (en) 2013-12-20

Family

ID=49516625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012117995/07A RU2502172C1 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Device for balanced stabilised power supply to high-duty consumers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2502172C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA22A (en) * 1869-08-25 A. Frechette Improvements in the gig saw
RU2221320C2 (en) * 2001-12-18 2004-01-10 Никитин Игорь Евгеньевич Multichannel no-break regulated power supply
RU2298867C2 (en) * 2000-10-10 2007-05-10 Америкен Электрик Пауэ Компани, Инк. Power load equalizing system and batched energy storage

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA22A (en) * 1869-08-25 A. Frechette Improvements in the gig saw
RU2298867C2 (en) * 2000-10-10 2007-05-10 Америкен Электрик Пауэ Компани, Инк. Power load equalizing system and batched energy storage
RU2221320C2 (en) * 2001-12-18 2004-01-10 Никитин Игорь Евгеньевич Multichannel no-break regulated power supply

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СА 2405812 *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012117995A (en) 2013-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102274091B1 (en) Current transformer module and power supply apparatus having the same
Chiang et al. Residential photovoltaic energy storage system
CN105071393B (en) A kind of alternating current-direct current mixing micro-capacitance sensor direct current bus voltage control method
KR102308628B1 (en) Hybrid Power Conversion System and Method for Determining Maximum Efficiency Using the Same
CN102638179A (en) Efficiency optimized power converter with dual voltage power factor correction
US20230016562A1 (en) Controlling on-time of energy modules of an energy storage
JP2013099156A (en) Control system, control apparatus and control method
CN105337335B (en) System and method for matching end of discharge for multiple batteries
CN115663780B (en) An Improved Adaptive Piecewise Sag Control Method for Photovoltaic DC Microgrids
JP2012253952A (en) Fast charger, fast charging apparatus and fast charging method
BR102013007521B1 (en) ENERGY TRANSMISSION SYSTEM, AC POWER TRANSMISSION SYSTEM AND METHOD FOR CONTINUING CURRENT ENERGY TRANSMISSION
CN113608571B (en) A flexible power tracking control method of photovoltaic power generation unit and its application
EP4304074A1 (en) Power supply including a cascaded inverter
JP5887841B2 (en) Control system
JP2015192549A (en) Power conversion device and power conversion method
RU2502172C1 (en) Device for balanced stabilised power supply to high-duty consumers
RU161387U1 (en) VOLTAGE REGULATING DEVICE IN THE CONTROLLED AREA OF THE DISTRIBUTION NETWORK
JP2013102578A (en) Control apparatus and control method
US20190173284A1 (en) Power conversion system, power supply system and power conversion device
JP2013099207A (en) Control apparatus and control method
CN107807334B (en) Test method and device
KR102512780B1 (en) Power supply apparatus using current transformer
CA2868131A1 (en) Power converter
Han et al. Advanced control scheme for DC microgrid via dual active bridge and bus signaling
KR101030576B1 (en) High voltage power supply device and plasma control method