RU2723677C1 - Intermediate power supply - Google Patents
Intermediate power supply Download PDFInfo
- Publication number
- RU2723677C1 RU2723677C1 RU2019143739A RU2019143739A RU2723677C1 RU 2723677 C1 RU2723677 C1 RU 2723677C1 RU 2019143739 A RU2019143739 A RU 2019143739A RU 2019143739 A RU2019143739 A RU 2019143739A RU 2723677 C1 RU2723677 C1 RU 2723677C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- power supply
- capacitors
- coils
- control unit
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 94
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 23
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 15
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 9
- 238000010278 pulse charging Methods 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010013647 Drowning Diseases 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from AC input or output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/02—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC
- H02M5/04—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters
- H02M5/06—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using impedances
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится к области электротехники, в частности, к промежуточному источнику питания для потребителей электроэнергии.The present invention relates to the field of electrical engineering, in particular, to an intermediate power source for electricity consumers.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Рост количества устройств, потребляющих электрическую энергию, как в промышленном производстве, так и в домохозяйствах во всем мире обеспечивает актуальность вопроса обеспечения электропитания потребителей в настоящее время. Кроме того, остро стоит проблема снижения значения потребляемой электроэнергии потребителями.The growth in the number of devices consuming electrical energy, both in industrial production and in households around the world, ensures the urgency of the issue of providing power to consumers at present. In addition, there is an acute problem of reducing the value of electricity consumed by consumers.
Множество потребителей электрической энергии в настоящее время являются чувствительными к параметрам подаваемой электрической энергии и отклонение от заданных параметров может привести либо к неисправности, либо к отклонениям рабочих характеристик потребителя, что особенно нежелательно в промышленном оборудовании, т.к. может привести к нежелательным последствиям в ходе технологического процесса.Many consumers of electric energy are currently sensitive to the parameters of the supplied electric energy and deviation from the set parameters can lead either to malfunction or to deviations of the consumer’s operating characteristics, which is especially undesirable in industrial equipment, as may lead to undesirable consequences during the process.
В настоящее время известно множество решений, направленных на обеспечение электропитания потребителей, с различным принципом действия, свойствами, характеристиками и т.д.Currently, many solutions are known aimed at providing power to consumers, with different operating principles, properties, characteristics, etc.
Например, в уровне техники известна статическая электрическая машина, раскрытая в документе CN 106571745 A, предназначенная для подачи питания к потребителям электрической энергии. Данная электрическая машина включает в себя источник энергии переменного тока, переменный конденсатор и выходной трансформатор, причем в зависимости от схемы подключения элементов в данной машине реализуется схема параллельного или последовательного резонанса, а электрическая мощность на выходе упомянутой электрической машины подается для питания потребителя электрической энергии.For example, in the prior art, a static electric machine is disclosed in CN 106571745 A for supplying power to consumers of electric energy. This electric machine includes an AC power source, an alternating capacitor and an output transformer, and depending on the connection of elements in this machine, a parallel or series resonance circuit is implemented, and the electric power at the output of the said electric machine is supplied to power the consumer of electric energy.
Однако, данное решение не обладает достаточной надежностью и безопасностью, поскольку резонансные явления, используемые в данном решении, могут привести к неисправности питаемого оборудования.However, this solution does not have sufficient reliability and safety, since the resonance phenomena used in this solution can lead to a malfunction of the supplied equipment.
Таким образом, в настоящее время существует потребность в создании источника питания, обеспечивающего надежное и безопасное электропитание для электропотребителя с заданными параметрами электрической энергии.Thus, at present, there is a need to create a power source that provides reliable and safe power supply for an electric consumer with predetermined electric energy parameters.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее изобретение направлено на решение по меньшей мере некоторых из приведенных выше проблем.The present invention is directed to solving at least some of the above problems.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен однофазный источник питания, предназначенный для подключения между электрической сетью и потребителем электрической энергии, причем источник питания включает в себя: According to a first aspect of the present invention, there is provided a single-phase power supply for connecting between an electrical network and a consumer of electrical energy, the power supply including:
конденсаторный модуль, блок управления, индукционный модуль, входные клеммы, выполненные с возможностью подключения к электрической сети, и выходные клеммы, выполненные с возможностью подключения к потребителю электрической энергии, a capacitor module, a control unit, an induction module, input terminals configured to connect to an electrical network, and output terminals configured to connect to an electrical energy consumer,
причем индукционный модуль включает в себя несколько индукторов, соединенных параллельно, причем каждый индуктор состоит из магнитопроводного сердечника, намотанных на него трех основных катушек, причем две основные катушки (К1, К2) являются синфазными, а третья основная катушка (К3) является противофазной двум другим, и трех измерительных катушек (Т1-Т3), подключенных к блоку управления, причем при прохождении электрического тока через магнитопроводный сердечник создается замкнутое электромагнитное поле, которое генерирует электродвижущую силу в основных катушках;moreover, the induction module includes several inductors connected in parallel, and each inductor consists of a magnetic core, three main coils wound on it, and two main coils (K1, K2) are in-phase, and the third main coil (K3) is out of phase with the other two and three measuring coils (T1-T3) connected to the control unit, and when an electric current passes through the magnetic core, a closed electromagnetic field is generated that generates electromotive force in the main coils;
причем каждый магнитопроводный сердечник соединен с одной стороны с входной клеммой, а с другой стороны - с выходной клеммой, moreover, each magnetic core is connected on one side to an input terminal, and on the other hand to an output terminal,
конденсаторный модуль включает в себя множество конденсаторов и соединен с основными катушками индукторов индукционного модуля с возможностью зарядки конденсаторов посредством индукционного тока, генерируемого в противофазной основной катушке посредством ЭДС, и последующей разрядки в упомянутые синфазные основные катушки;the capacitor module includes a plurality of capacitors and is connected to the main coils of the inductors of the induction module with the possibility of charging the capacitors by means of the induction current generated in the antiphase main coil by means of an EMF and then discharging to said common-mode main coils;
блок управления соединен с измерительными катушками и выполнен с возможностью приема данных измерений из измерительных катушек и управления зарядкой/разрядкой конденсаторного модуля на основании измерений;the control unit is connected to the measuring coils and is configured to receive measurement data from the measuring coils and control the charging / discharging of the capacitor module based on the measurements;
причем каждый магнитопроводный сердечник состоит из нескольких перемеженных между собой и пакетированных медных и ферромагнитных пластин.moreover, each magnetic core consists of several interleaved and stacked copper and ferromagnetic plates.
Согласно одному варианту осуществления изобретения индукционный модуль включает в себя три индуктора.According to one embodiment of the invention, the induction module includes three inductors.
Согласно другому варианту осуществления изобретения конденсаторный модуль включает в себя по пять параллельно соединенных конденсаторов на линию каждого индуктора.According to another embodiment of the invention, the capacitor module includes five parallel-connected capacitors per line of each inductor.
Согласно другому варианту осуществления изобретения блок управления включает в себя матрицу управления, представляющую собой группу из тридцати измерительных трансформаторов тока, причем группа разбита на подгруппы по десять штук.According to another embodiment of the invention, the control unit includes a control matrix representing a group of thirty measuring current transformers, the group being divided into subgroups of ten pieces.
Согласно другому варианту осуществления изобретения блок управления дополнительно содержит контроллер.According to another embodiment of the invention, the control unit further comprises a controller.
Согласно другому варианту осуществления изобретения через каждую подгруппу из десяти измерительных трансформаторов проходит шина, через которую происходит импульсная зарядка/разрядка линии конденсаторов, соединенной с соответствующим индуктором.According to another embodiment of the invention, a bus passes through each subgroup of ten measuring transformers through which pulse charging / discharging of a capacitor line connected to a corresponding inductor occurs.
Согласно другому варианту осуществления изобретения магнитопроводный сердечник содержит по меньшей мере семь медных и по меньшей мере семь ферромагнитных пластин.According to another embodiment of the invention, the magnetic core comprises at least seven copper and at least seven ferromagnetic plates.
Согласно другому варианту осуществления изобретения между синфазными основными катушками подключен балластовый конденсаторный блок.According to another embodiment of the invention, a ballast capacitor unit is connected between the common-mode main coils.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен трехфазный источник питания, включающий в себя три упомянутых однофазных источника питания.According to a second aspect of the present invention, there is provided a three-phase power supply including three of these single-phase power supplies.
Согласно одному варианту осуществления трехфазного источника питания конденсаторный модуль включает в себя по пять параллельно соединенных блоков конденсаторов на каждую фазу, причем каждый блок конденсаторов содержит три конденсатора.According to one embodiment of a three-phase power supply, the capacitor module includes five parallel-connected capacitor banks for each phase, each capacitor bank comprising three capacitors.
Согласно другому варианту осуществления трехфазного источника питания блок управления включает в себя матрицу управления, состоящую из девяноста измерительных трансформаторов тока, которые сгруппированы в три группы по тридцать штук, причем группы разбиты на подгруппы по десять штук.According to another embodiment of a three-phase power supply, the control unit includes a control matrix consisting of ninety measuring current transformers, which are grouped into three groups of thirty pieces, and the groups are divided into subgroups of ten pieces.
Настоящее изобретение позволяет повысить надежность электропитания потребителей электрической энергии и обеспечить требуемые параметры электрической энергии даже в случае нештатных ситуаций.The present invention improves the reliability of power supply to consumers of electrical energy and provides the required parameters of electrical energy even in case of emergency.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:The invention is further explained in the description of the preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings, in which:
На фиг. 1 изображена схема одного индуктора индукционного модуля источника питания в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 1 is a diagram of one inductor of an induction module of a power source in accordance with the present invention.
На фиг. 2 изображена схема параллельного подключения индукторов в трехфазном источнике питания согласно настоящему изобретению.In FIG. 2 shows a parallel circuit diagram of inductors in a three-phase power supply according to the present invention.
На фиг. 3 изображен пример конденсаторного модуля трехфазного источника питания в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 3 shows an example of a capacitor module of a three-phase power supply in accordance with the present invention.
На фиг. 4 изображено реле разрядки/зарядки блока конденсаторов в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 4 shows a discharge / charge relay of a capacitor unit in accordance with the present invention.
На фиг. 5 изображено подключение трансформаторов тока в блоке управления согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.In FIG. 5 shows the connection of current transformers in a control unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
На фиг. 6 изображена одна линия разрядки/зарядки конденсаторов с установленными ТТ.In FIG. 6 shows one line of discharge / charging of capacitors with current transformers installed.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации изложенной в описании и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.The embodiments are not limited to the embodiments described herein, and other embodiments of the invention will be apparent to a person skilled in the art based on the information set forth in the description and knowledge of the prior art without departing from the spirit and scope of the present invention.
Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.The elements mentioned in the singular do not exclude the plurality of elements, unless specifically indicated otherwise.
Трехфазный источник питания в соответствии с настоящим изобретением состоит из трех идентичных однофазных источников питания. Каждый такой однофазный источник питания может отдельно функционировать в линии питания однофазного потребителя. Таким образом, приведенное ниже описание раскрывает как однофазный промежуточный источник питания, так и трехфазный промежуточный источник питания, состоящий из трех идентичных однофазных источников питания.The three-phase power supply in accordance with the present invention consists of three identical single-phase power supplies. Each such single-phase power supply can separately function in the power supply line of a single-phase consumer. Thus, the description below discloses both a single-phase intermediate power supply and a three-phase intermediate power supply consisting of three identical single-phase power supplies.
Упомянутый источник питания включает в себя конденсаторный модуль, блок управления, индукционный модуль, входные клеммы, выполненные с возможностью подключения к электрической сети, и выходные клеммы, выполненные с возможностью подключения к потребителю электрической энергии.Said power source includes a capacitor module, a control unit, an induction module, input terminals configured to connect to the electrical network, and output terminals configured to connect to a consumer of electrical energy.
Однофазный источник питания включает в себя несколько индукторов, включенных параллельно. С целью упрощения на фиг. 1 изображен только один такой индуктор, причем в примерном варианте осуществления настоящего изобретения однофазный источник питания содержит три таких индуктора, соединенных параллельно, что обусловлено необходимостью создания устойчивого градиента мощности вдоль линии питания при совершении основной работы. Три индуктора согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения обеспечивают наиболее устойчивую схему. Градиент мощности дает прирост на 20-25% на каждой ступени (на каждом из индукторов). Каждый индуктор обеспечивает свою часть баланса и поэтому нагрузка распределена равномерно. Кроме того, если какой-либо из индукторов не выйдет сразу на заданную мощность, два других скорректируют баланс. В данной схеме маловероятно, чтобы все три индуктора или сразу два не вышли в заданный диапазон работы. Это возможно только в случае физического нарушения целостности проводника от конденсаторов.A single-phase power supply includes several inductors connected in parallel. In order to simplify FIG. 1 shows only one such inductor, and in an exemplary embodiment of the present invention, a single-phase power supply contains three such inductors connected in parallel, due to the need to create a stable power gradient along the power line when performing the main work. Three inductors according to an exemplary embodiment of the present invention provide the most stable circuit. The power gradient gives an increase of 20-25% at each stage (at each of the inductors). Each inductor provides its part of the balance and therefore the load is distributed evenly. In addition, if any of the inductors does not immediately reach the set power, the other two will adjust the balance. In this circuit, it is unlikely that all three inductors, or two at once, do not fall into the specified range of operation. This is only possible in the case of a physical violation of the integrity of the conductor from capacitors.
Упомянутые индукторы в совокупности образуют индукторный блок источника питания согласно настоящему изобретению. Таким образом, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения трехфазный источник питания содержит девять индукторов, по три подключенных параллельно индуктора в каждой фазе, как изображено на фиг. 2. Каждый такой индуктор (см. фиг. 1) состоит из магнитопроводного сердечника, намотанных на сердечник трех измерительных катушек (Т1, Т2, Т3) и трех основных катушек (К1, К2, К3), причем две катушки (К1, К2) являются синфазными, а третья катушка (К3) является противофазной двум другим. Дополнительно каждый индуктор содержит балластовый конденсаторный блок (БК). В примерном варианте осуществления настоящего изобретения балластовый конденсаторный блок состоит из двадцати конденсаторов, соединенных параллельной матрицей. Балластовый конденсаторный блок подключен между катушками К1 и К2 и предназначен для гашения избыточной индукции и обеспечения баланса работы устройства. Когда накопленный в балластовом конденсаторном блоке заряд преодолевает сопротивление R2 на выходе в заземление, его излишек растекается в заземление, тем самым осуществляя гашение избыточной индукции.Mentioned inductors together form an induction power supply unit according to the present invention. Thus, in accordance with an exemplary embodiment of the present invention, the three-phase power supply contains nine inductors, three in parallel connected inductors in each phase, as shown in FIG. 2. Each such inductor (see Fig. 1) consists of a magnetic core, three measuring coils (T1, T2, T3) and three main coils (K1, K2, K3) wound on the core, and two coils (K1, K2) are in-phase, and the third coil (K3) is out of phase with the other two. Additionally, each inductor contains a ballast capacitor unit (BK). In an exemplary embodiment of the present invention, the ballast capacitor unit consists of twenty capacitors connected by a parallel array. A ballast capacitor block is connected between the coils K1 and K2 and is designed to suppress excess induction and ensure the balance of the device. When the charge accumulated in the ballast capacitor block overcomes the resistance R2 at the output to ground, its excess spreads to ground, thereby extinguishing excess induction.
Магнитопроводный сердечник соединен с одной стороны с входной клеммой (ВК1), предназначенной для подключения к электрической сети (С), а с другой стороны - с выходной клеммой (ВК2), предназначенной для подключения к потребителю (П) электрической энергии. Таким образом, через него непосредственно проходит линия потребления электроэнергии потребителем. Магнитопроводный сердечник состоит из нескольких перемеженных между собой и пакетированных медных и ферромагнитных пластин. В примерном варианте осуществления магнитопроводный сердечник содержит четырнадцать пластин: семь медных и семь ферромагнитных. Стоит отметить, что возможны альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения, в которых магнитопроводный сердечник содержит большее количество пластин, причем предпочтительно магнитопроводный сердечник содержит нечетное количество медных и нечетное количество ферромагнитных пластин. Упомянутые пластины покрыты с помощью гальваники слоем сплава алюминия и олова с соотношением 60/40 с целью обеспечения полного прилегания пластин между собой, исключающего зазор между пластинами и увеличивающего металлосвязь. Это позволяет снизить контактное сопротивление между пластинами и избежать избыточного нагрева сердечника. При прохождении электрического тока через магнитопроводный сердечник во время питания потребителя электрической энергии в индукторе создается замкнутое неравномерное электромагнитное поле, плотность которого непостоянна, которое генерирует электродвижущую силу (ЭДС) в противофазной основной катушке. Неравномерность электромагнитного поля является следствием разной индуктивности пластин сердечника.A magnetic core is connected on one side to an input terminal (BK1), intended for connection to an electric network (C), and on the other hand, to an output terminal (VK2), intended to be connected to a consumer (P) of electric energy. Thus, through it directly passes the line of electricity consumption by the consumer. The magnetic core consists of several interleaved and stacked copper and ferromagnetic plates. In an exemplary embodiment, the magnetic core contains fourteen plates: seven copper and seven ferromagnetic. It is worth noting that alternative embodiments of the present invention are possible in which the magnetic core contains a larger number of plates, preferably the magnetic core contains an odd number of copper and an odd number of ferromagnetic plates. The said plates are coated using electroplating with a layer of aluminum and tin alloy with a ratio of 60/40 in order to ensure complete adherence of the plates to each other, eliminating the gap between the plates and increasing the metal bond. This allows you to reduce contact resistance between the plates and to avoid excessive heating of the core. When an electric current passes through a magnetic core while a consumer is supplying electrical energy, a closed uneven electromagnetic field is created in the inductor, the density of which is unstable, which generates an electromotive force (EMF) in the antiphase main coil. The unevenness of the electromagnetic field is a consequence of the different inductance of the core plates.
Измерительные катушки (Т1-Т3) подключены к блоку управления и выполнены с возможностью передачи измерений в блок управления. Упомянутые измерительные катушки предназначены для измерения тока в линии потребления потребителя. Измерительные катушки расположены вдоль сердечника индуктора, причем первая катушка Т1 расположена в начальной области сердечника по направлению от электрической сети к потребителю, вторая катушка Т2 расположена в центральной части сердечника, а третья катушка Т3 расположена в конечной области сердечника. Это обеспечивает возможность отслеживания градиента тока, протекающего в индукторе, и управления настоящим источником питания на основании полученных измерений. Measuring coils (T1-T3) are connected to the control unit and are configured to transmit measurements to the control unit. Mentioned measuring coils are designed to measure current in the consumer line. The measuring coils are located along the core of the inductor, with the first coil T1 located in the initial region of the core in the direction from the electrical network to the consumer, the second coil T2 located in the central part of the core, and the third coil T3 located in the final region of the core. This provides the ability to track the gradient of the current flowing in the inductor, and control the real power source based on the measurements.
Индуктор содержит три измерительные катушки, так как это оптимальное количество для детектирования пиков потребления тока и в процессе работы постоянно осуществляется сравнение измерений между катушками Т1 и Т2, а также Т3 и Т2. И при возникновении пика потребления показания измерений между катушками Т1 и Т2 и катушками Т3 и Т2 могут радикально отличаться, до 2-3 раз. В обычном режиме значения измерений всех трех катушек практически одинаковы. The inductor contains three measuring coils, since this is the optimal amount for detecting current consumption peaks, and during operation, measurements are constantly compared between coils T1 and T2, as well as T3 and T2. And when there is a peak in consumption, the measurement readings between coils T1 and T2 and coils T3 and T2 can radically differ, up to 2-3 times. In normal mode, the measurement values of all three coils are almost the same.
Вследствие схемы соединения измерительных катушек Т1-Т3 между собой (см. фиг. 1), на блок управления от измерительных катушек подается сигнал, характеризующий среднее арифметическое от измерений трех катушек.Due to the connection scheme of the measuring coils T1-T3 with each other (see Fig. 1), a signal characterizing the arithmetic average of the measurements of three coils is supplied to the control unit from the measuring coils.
Конденсаторный модуль (КМ) выполняет работу по аккумулированию и накачке энергии рабочего контура. Конденсаторный модуль включает в себя множество конденсаторов и соединен с основными катушками индукционного модуля с возможностью зарядки конденсаторов посредством индукционного тока, генерируемого в противофазной основной катушке К3 посредством ЭДС, и последующей разрядки в упомянутые синфазные основные катушки К1 и К2. В примерном варианте осуществления конденсаторный модуль трехфазного источника питания содержит пятнадцать блоков конденсаторов, каждый из которых содержит по три конденсатора (см. фиг. 2). В предпочтительном варианте осуществления в конденсаторном модуле применяются сверхбыстродействующие конденсаторы.The capacitor module (KM) performs the work of accumulating and pumping the energy of the working circuit. A capacitor module includes a plurality of capacitors and is connected to the main coils of the induction module with the possibility of charging the capacitors by means of the induction current generated in the antiphase main coil K3 by means of an EMF and then discharging to the in-phase main coils K1 and K2. In an exemplary embodiment, the capacitor module of a three-phase power supply contains fifteen blocks of capacitors, each of which contains three capacitors (see Fig. 2). In a preferred embodiment, ultra-fast capacitors are used in the capacitor module.
На фиг. 3 (и далее) обозначения A1, B1, C1, A2, B2, C2, A3, B3, C3 указывают на линии, соединенные с соответствующими индукторами каждой фазы. Т.е. A1 - линия, соединенная с первым индуктором фазы А и т.д. N обозначает линию нейтрали. Таким образом, в трехфазном исполнении с каждой линии блоков конденсаторов выходят сразу три фазы. Очевидно, что в случае однофазного исполнения источника питания конденсаторный блок будет иметь три линии конденсаторов, подключенные к соответствующим индукторам.In FIG. 3 (and further), the designations A1, B1, C1, A2, B2, C2, A3, B3, C3 indicate the lines connected to the corresponding inductors of each phase. Those. A1 is a line connected to the first inductor of phase A, etc. N denotes the neutral line. Thus, in a three-phase design, three phases immediately come out from each line of capacitor banks. Obviously, in the case of a single-phase execution of the power source, the capacitor block will have three lines of capacitors connected to the corresponding inductors.
Каждый блок конденсаторов имеет конструктивную особенность: встроенный разрядник в виде реле разрядки/зарядки с замыканием на нейтраль (см. фиг. 4). Реле разрядки/зарядки имеет три положения: «зарядка», «разрядка» и нулевое положение, в котором не происходит ни зарядка, ни разрядка. Для каждого индуктора каждой из фаз используется ряд из 5 параллельно соединенных конденсаторов. Линия зарядки и разрядки конденсаторов - одна и та же. Each capacitor block has a design feature: a built-in arrester in the form of a discharge / charge relay with a neutral circuit (see Fig. 4). The discharge / charge relay has three positions: “charge”, “discharge” and a zero position in which neither charging nor discharging occurs. For each inductor of each phase, a series of 5 parallel-connected capacitors is used. The line for charging and discharging capacitors is the same.
Блок управления соединен с измерительными катушками и выполнен с возможностью приема данных измерений из измерительных катушек и управления зарядкой/разрядкой конденсаторного модуля на основании измерений. The control unit is connected to the measuring coils and is configured to receive measurement data from the measuring coils and control the charging / discharging of the capacitor module based on the measurements.
Согласно одному варианту осуществления изобретения блок управления выполняет работу по градиентному измерению линии разрядки/зарядки конденсаторов посредством индукционных трансформаторов тока (ТТ) типа Т-0,66 в количестве 90 штук с 5А измерительными щупами на выходе и до 1000А измерителями на линии измерения (см. фиг. 5). По 30 ТТ приходится на одну рабочую фазу или по 10 на каждую линию разрядки/зарядки конденсаторов (см. фиг. 6). Упомянутые 10 ТТ распределены равномерно вдоль линии зарядки/разрядки конденсаторов.According to one embodiment of the invention, the control unit performs the gradient measurement of the capacitor discharge / charge line using induction current transformers (CTs) of the T-0.66 type in the amount of 90 pieces with 5A measuring probes at the output and up to 1000A measuring instruments on the measuring line (see Fig. 5). 30 CTs per one working phase or 10 per each capacitor discharge / charge line (see Fig. 6). Mentioned 10 CTs are evenly distributed along the capacitor charge / discharge line.
Как изображено на фиг. 6 на линию зарядки/разрядки конденсаторов каждого индуктора установлены 10 ТТ для осуществления градиентного измерения упомянутой линии с целью нахождения среднего арифметического значения, на основе которого и выстраивается баланс работы индукторов. Выводы М1 и М10 упомянутых ТТ подключены к выводам измерительных катушек Т1-Т3 индуктора. Остальные выводы могут быть зарезервированы на случай осуществления регулировки процесса измерений посредством соединения упомянутых выводов между собой (описано ниже). Кроме того, при наличии контроллера упомянутые выводы могут быть подключены к контроллеру для осуществления измерений и управления работой устройства посредством контроллера.As shown in FIG. 6, 10 CTs are installed on the charging / discharging line of the capacitors of each inductor for performing a gradient measurement of the said line in order to find the arithmetic mean value, on the basis of which the balance of the inductors is built. The conclusions M1 and M10 of the above-mentioned TTs are connected to the conclusions of the measuring coils T1-T3 of the inductor. The remaining conclusions can be reserved in case the adjustment of the measurement process is carried out by connecting said conclusions to each other (described below). In addition, if there is a controller, the mentioned conclusions can be connected to the controller for taking measurements and controlling the operation of the device through the controller.
В данном варианте осуществления блок управления представляет собой «матрицу управления», при соединении (индуктивном или прямом) частей которой в пределах каждой линии можно подтолкнуть алгоритм управления к более быстрым вычислениям, что приводит к угрублению общего градиента замеров и сокращению времени принятия тех или иных решений по управлению основным алгоритмом управления. Это также дает возможность, без подключения к внешним визуальным источникам и иным средствам отображения управляющей информации (например, внешней консоли), повлиять на сам процесс управления устройства.In this embodiment, the control unit is a “control matrix”, when connecting (inductive or direct) parts of which within each line, you can push the control algorithm to faster calculations, which leads to coarsening of the overall measurement gradient and reducing the time for making certain decisions for managing the main control algorithm. It also makes it possible, without connecting to external visual sources and other means of displaying control information (for example, an external console), to affect the device management process itself.
В данном варианте осуществления трехфазного источника питания матрица управления - это блок-поле (совокупность линий из 10 трансформаторов тока каждая) из 90 измерительных трансформаторов тока, которые сгруппированы в три группы по тридцать штук, в свою очередь группы разбиты на подгруппы по 10 штук. Через каждые 10 штук ТТ проходит шина через которую происходит импульсная зарядка/разрядка линии конденсаторов по фазам. Каждая группа из тридцати ТТ это одна фаза, каждая фаза разбита на три линии конденсаторов. Управление осуществляется измерением тока на этой линии внутренней обмоткой ТТ, которая передает информационный ток на внешнюю обмотку ТТ, где осуществляется сравнение этого информационного тока с током сигнала от измерительных катушек в индукторе и балансировка работы схемы на основании упомянутого сравнения, при этом внутренняя обмотка ТТ подключена к основным катушкам в индукторе. При сильном импульсе во время разрядки конденсаторов конденсаторного модуля, ток на внутренней обмотке становится тоже большим, таким образом заглушая чрезмерное возбуждение противофазной основной катушки К3 в индукторе (с помощью баланса через внешние обмотки ТТ), чтобы снизить нагрузку и избежать перезарядки, в другом случае ток становится меньше, а возбуждение тем самым становится на катушке больше, для добора зарядки конденсаторов. In this embodiment, a three-phase power supply, the control matrix is a block field (a set of lines of 10 current transformers each) of 90 measuring current transformers, which are grouped into three groups of thirty pieces, in turn, the groups are divided into subgroups of 10 pieces. After every 10 pieces of CT, a bus passes through which there is a pulse charging / discharging of the capacitor line in phases. Each group of thirty CTs is one phase, each phase is divided into three lines of capacitors. The control is carried out by measuring the current on this line with the internal CT winding, which transmits the information current to the external CT winding, where this information current is compared with the signal current from the measuring coils in the inductor and the circuit is balanced based on the comparison, while the internal CT winding is connected to main coils in the inductor. With a strong pulse during the discharge of the capacitors of the capacitor module, the current on the inner winding also becomes large, thus drowning out the excessive excitation of the antiphase main coil K3 in the inductor (using the balance through the external windings of the CT) to reduce the load and avoid overcharging, otherwise the current becomes smaller, and the excitation thereby becomes larger on the coil, in order to charge the capacitors.
Излишний индукционный ток, который не пошел в полезную работу, сбрасывается в контур заземления. Таким образом достигается баланс системы и реализуется ее индукционно-импульсное управление.Excessive induction current that has not gone into useful work is discharged to the ground loop. Thus, the balance of the system is achieved and its induction-pulse control is realized.
В альтернативном варианте осуществления блок управления дополнительно включает в себя контроллер. Контроллер подключается к измерительным трансформаторам блока управления, причем между упомянутым контроллером и измерительными ТТ устанавливается аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), подающий хэш-поток измерений в контроллер. В примерном варианте осуществления контроллер подключен к первому измерительному трансформатору ТТ1. Хэш-поток (растровый поток значений) представляет собой поток информации от измерительных катушек из индукторов и измерительных ТТ. При прохождении измерительного тока из них через АЦП, он преобразуется в хэш-поток, который уже распознает контроллер. В данном случае хэш-поток представляет собой поток значений в восьмеричной системе из измерительных катушек, который прошел через АЦП. То есть поток данных, имеющих числовые значения, по которым можно посчитать среднее арифметическое значение за период времени. Контроллер на основании поступающих данных управляет разрядкой/зарядкой конденсаторного модуля.In an alternative embodiment, the control unit further includes a controller. The controller is connected to the measuring transformers of the control unit, and between the mentioned controller and the measuring CTs, an analog-to-digital converter (ADC) is installed, which supplies the hash stream of measurements to the controller. In an exemplary embodiment, the controller is connected to the first measuring transformer TT1. A hash stream (raster stream of values) is a stream of information from measuring coils from inductors and measuring CTs. When the measuring current passes from them through the ADC, it is converted to a hash stream that the controller already recognizes. In this case, the hash stream is a stream of values in the octal system from the measuring coils that passed through the ADC. That is, a stream of data having numerical values by which it is possible to calculate the arithmetic mean value over a period of time. Based on the incoming data, the controller controls the discharge / charging of the capacitor module.
Описанное выше количество и расположение ТТ обусловлено необходимостью более точных замеров по линии протекания тока по линии конденсаторов и используется для сбора данных для управления на основе среднеарифметических числовых значений поступающих от измерительных ТТ на АЦП (в случае наличия контроллера) в виде непривязанного и непреобразованного в какие-либо единицы измерения хэш-потока, ограниченного 4 знаками для простоты и скорости вычисления среднеарифметического значения потока по времени с интервалом в 1800 секунд с шагом 0,5 секунд. Этих рамок достаточно, для принятия управленческих решений на уровне алгоритма управления. Во время зарядки конденсаторов хэш-поток минусовой.The number and location of the CTs described above is due to the need for more accurate measurements along the current flow line along the capacitor line and is used to collect data for control based on the arithmetic mean numerical values coming from the measuring CTs to the ADC (in the case of a controller) in the form of non-attached and not converted to any or units of the hash stream, limited to 4 characters for simplicity and speed of calculation of the arithmetic mean value of the stream over time with an interval of 1800 seconds in increments of 0.5 seconds. This framework is enough to make management decisions at the level of the control algorithm. While charging the capacitors, the hash flow is negative.
Измерения поступают в контроллер от измерительных ТТ в виде изменяемого напряжения, затем за заданный промежуток времени (примерно 30 минут) набирается статистика пиковых нагрузок на линии потребления и по собранной статистике вычисляется среднее арифметическое хэш-потока, которое берется за эталонное значение для следующих 30 минут замеров. В примерном варианте осуществления эталонное значение пересчитывается каждые 30 минут. В дальнейшем программа управления на основании поступающих показаний измерений и вычисленного на предыдущем этапе эталонного значения управляет периодами разрядки/зарядки для обеспечения баланса системы для поддержания параметров цепи «конденсатор-индуктор», включая емкость конденсаторов и защиту от перезарядки. The measurements are sent to the controller from the measuring CTs in the form of a variable voltage, then for a given period of time (about 30 minutes) statistics of peak loads on the consumption line are collected and the arithmetic average of the hash stream is calculated from the collected statistics, which is taken as a reference value for the next 30 minutes of measurements . In an exemplary embodiment, the reference value is recalculated every 30 minutes. Further, the control program, based on the incoming measurement readings and the reference value calculated in the previous step, controls the discharge / charge periods to ensure the balance of the system to maintain the capacitor-inductor circuit parameters, including capacitor capacitance and overcharge protection.
Программа управления в данном примерном варианте осуществления реализована в виде программного кода, сохраненного на носителе информации, и выполняемого контроллером блока управления источника питания.The control program in this exemplary embodiment is implemented as a program code stored on a storage medium and executed by a controller of a power supply control unit.
Если же управление осуществляется балансом посредством блока управления в виде матрицы управления, то при поступающем напряжении и токе с измерительных катушек в индукторе при превышении емкости резисторов на матрице управления, идет сброс балансового тока, таким образом поддерживая балансовый коридор для поддержания рабочих параметров.If the control is carried out by the balance through the control unit in the form of a control matrix, then when the voltage and current from the measuring coils in the inductor are exceeded, the capacitance of the resistors on the control matrix is exceeded, the balance current is reset, thus maintaining the balance corridor to maintain operating parameters.
Далее приведено описание примера работы раскрытого выше промежуточного источника питания.The following is a description of an example of the operation of the intermediate power source disclosed above.
При прохождении электрического тока через магнитопроводы индукторов, которые имеют гальваническую связь с источником питания и потребителем, в магнитопроводах создается замкнутое электромагнитное поле, которое начинает возбуждение и создание индуктивного электромагнитного поля на основных катушках (К1-К3).When an electric current passes through the magnetic circuits of the inductors, which have a galvanic connection with the power source and the consumer, a closed electromagnetic field is created in the magnetic circuits, which starts the excitation and creation of an inductive electromagnetic field on the main coils (K1-K3).
Измерительные катушки начинают считывать информацию и передавать ее в блок управления, который начинает накапливать статистику измерений для вычисления среднеарифметического значения пиков хэш-чисел поступающих от Т1-ТЗ и измерительных трансформаторов ТТ1-ТТ10. В течение 1800 секунд конденсаторы находятся в режиме зарядки (их реле разрядки/зарядки находятся в положении «зарядка», как изображено на фиг. 3) и заряжаются от противофазной основной катушки (К3). По прошествии 1800 секунд, производится первая разрядка линии конденсаторов в катушки индукторов (реле разрядки/зарядки переходят в положение «разрядка», как изображено на фиг. 3), в следствии чего на рабочих катушках К1 и К2 возникает пульсация сформированного протеканием тока электромагнитного поля, которая провоцирует появление более мощной ЭДС в электромагнитном сердечнике индукторов (обратная индукция, вихревое поле с обратной электромагнитной полярностью), что провоцирует сдвиг тока выходного от входного на 180 градусов и уменьшает ток на входе относительно выхода на время импульса.The measuring coils begin to read information and transmit it to the control unit, which begins to accumulate measurement statistics to calculate the arithmetic mean of the hash peak numbers coming from T1-TK and measuring transformers TT1-TT10. For 1800 seconds, the capacitors are in charging mode (their discharge / charge relays are in the "charging" position, as shown in Fig. 3) and are charged from the antiphase main coil (K3). After 1800 seconds, the first line of capacitors is discharged into the inductor coils (discharge / charge relays switch to the "discharge" position, as shown in Fig. 3), as a result of which ripples of the electromagnetic field generated by the current flow occur on the working coils K1 and K2, which provokes the appearance of a more powerful EMF in the electromagnetic core of inductors (reverse induction, a vortex field with reverse electromagnetic polarity), which provokes a shift of the output current from the input by 180 degrees and reduces the current at the input relative to the output by the pulse time.
Сам импульс, из-за скорости протекания процесса расходует не весь свой потенциал на дополнительную ЭДС магнитопровода, создает избыточность индукционного тока на катушке К3 (точнее на время импульса создается кратковременная избыточность обратного вихревого поля, которое находится в фазе с катушкой К3), создавая тем самым картину поля, похожего на вихревой поток, и меняя его магнитные свойства, превращая заряженный поток в ток (благодаря самоиндукции, которая создается в этих условиях), достаточный и приемлемый для зарядки конденсаторов (зарядка происходит от избыточного поля противофазного основному полю, т.е. вихревого поля, которое в этот момент создается и которое находится в фазе протекания тока по катушке К3), находящихся на линии протекания данного процесса. После разрядки конденсаторов конденсаторного блока и создания вышеназванного импульса, который детектируется катушками Т1-ТЗ, реле разрядки/зарядки переходит в положение «зарядка». Энергия накапливается в конденсаторах от противофазной катушки К3, которая «берет» ток из синфазного ей созданного вихревого поля. После первого импульса конденсаторы заряжаются не полностью, и остаются открытыми для зарядки, пока внутренний предохранитель не закроет реле в нулевое положение для того, чтобы избежать перезарядки (очень кратковременно), после чего поступает управляющий сигнал, реле замыкается на разрядку и работа повторяется вновь. С течением времени и определенного числа совершения вышеназванной работы контура, постепенно создается избыточность поля достаточная (накопление потенциала вихревого поля) для непрерывной зарядки и разрядки линии конденсаторов. Конденсаторный блок заряжается не полностью от этой избыточности, а от 30 до 90%, в зависимости от периода и плотности потока в данный момент времени, остальное добирается с линии потребления. Это позволяет использовать часть энергии генерируемого вихревого поля для зарядки конденсаторов конденсаторного блока и, следовательно, снижает потребление энергии на функционирование настоящего источника питания.The pulse itself, because of the speed of the process, does not spend all its potential on the additional EMF of the magnetic circuit, creates an excess of the induction current on the K3 coil (more precisely, a short-term redundancy of the reverse vortex field is created, which is in phase with the K3 coil), thereby creating a picture of a field similar to a vortex flow, and changing its magnetic properties, turning the charged stream into a current (due to self-induction, which is created under these conditions), sufficient and acceptable for charging capacitors (charging occurs from an excess field out of phase with the main field, i.e. vortex field, which is created at this moment and which is in the phase of the current flowing through the coil K3) located on the flow line of this process. After the capacitors of the capacitor block are discharged and the above-mentioned pulse is generated, which is detected by the T1-TK coils, the discharge / charge relay switches to the “charging” position. Energy is accumulated in capacitors from the antiphase coil K3, which “takes” current from the in-phase eddy field created by it. After the first pulse, the capacitors are not fully charged, and remain open for charging until the internal fuse closes the relay to the zero position in order to avoid overcharging (very briefly), after which a control signal is received, the relay closes to discharge and operation is repeated again. With the passage of time and a certain number of the above-mentioned operation of the circuit, a sufficient field redundancy is gradually created (accumulation of the vortex field potential) for continuous charging and discharging of the capacitor line. The capacitor unit is not fully charged from this redundancy, but from 30 to 90%, depending on the period and flux density at a given moment in time, the rest gets from the consumption line. This allows you to use part of the energy generated by the vortex field to charge the capacitors of the condenser unit and, therefore, reduces the energy consumption for the functioning of this power source.
В случае выключения потребителя, контур «затухает», до следующего начала потребления. In the case of turning off the consumer, the circuit "fades", until the next start of consumption.
Для безопасности, избыток индуктивного тока от катушки К3, сбрасывается в контур заземления. В данном случае имеется ввиду неизрасходованный потенциал вихревого поля, до его перехода в увеличение сопротивления основного проводника. Чтобы этого не произошло мгновенно и для помощи в появлении данной избыточности, на линии заземления от катушки К3 на всех индукторах установлено пассивное сопротивление (для кратковременной задержки сброса импульсного избытка вихревого противофазного поля). Процесс становится автономным и безопасным.For safety, excess inductive current from the K3 coil is discharged to the ground loop. In this case, we mean the unspent potential of the vortex field, before its transition to an increase in the resistance of the main conductor. To prevent this from happening instantly and to help in the appearance of this redundancy, a passive resistance is installed on the ground line from the K3 coil on all inductors (for a short delay in the discharge of the pulse excess of the vortex antiphase field). The process becomes autonomous and safe.
Таким образом, конфигурация сердечника образует неравномерное электромагнитное поле, плотность которого непостоянна, но при разрядке линии конденсаторов в данный сердечник, поскольку пластины имеют разную индуктивность, создается электромагнитное поле, которое становится достаточно плотным для зарядки конденсаторов (линии, которая относится именно к этому индуктору). Этот процесс повторяется достаточно часто (дискретизация около 5 раз/сек), таким образом исходя из данной конфигурации образуется замкнутая сбалансированная система, которая подает дополнительную мощность в линию потребления каждый 3-й период. Этот процесс повторяется на каждой фазе по 3 раза за один период, так как линий увеличения тока на каждой фазе три.Thus, the core configuration forms an uneven electromagnetic field whose density is not constant, but when the capacitor line is discharged into this core, since the plates have different inductances, an electromagnetic field is created that becomes dense enough to charge the capacitors (the line that refers specifically to this inductor) . This process is repeated quite often (discretization about 5 times / sec), thus, based on this configuration, a closed balanced system is formed, which supplies additional power to the consumption line every 3rd period. This process is repeated on each phase 3 times in one period, since there are three lines of increase in current in each phase.
Задача алгоритма управления поддерживать баланс между разрядкой конденсаторов в катушки К1 и К2 и зарядкой от катушки К3. Так же следует отметить важный момент. Катушка К3 заряжает конденсаторы и от избыточной плотности поля, созданного разрядом, и от индуктивности самого сердечника при потреблении тока потребителем. Имеется ввиду, что достигнут баланс между периодами зарядки и разрядки конденсаторов, который обеспечивает достаточный КПД для обозначенного эффекта. The task of the control algorithm is to maintain a balance between the discharge of capacitors in coils K1 and K2 and charging from coil K3. An important point should also be noted. Coil K3 charges capacitors both from the excess field density created by the discharge and from the inductance of the core itself when current is consumed by the consumer. It is understood that a balance has been reached between the periods of charging and discharging capacitors, which provides sufficient efficiency for the indicated effect.
Влиять на управление устройством можно переключением балансовых перемычек на матрице управления (см. фиг. 5). Если их расставлять в определенном порядке (порядок определяется измерением протекания тока и параметрами потребителя), то можно устанавливать время (период, без точного времени) запуска и установления рабочего баланса, который является основным режимом работы устройства, от примерно 30 минут до примерно 48 часов. Необходимость такого управления зависит от потребителя и его модели потребления. Если потребитель постоянная нагрузка, которая не выключается, то в работу можно ввести быстро и не отключать. Если потребитель представляет собой постоянно меняющуюся нагрузку, то нужно выбрать медленный запуск, для проверки работоспособности источника питания при данных видах нагрузки. Первичная схема установки перемычек (см. фиг. 5) - универсальна для всех видов потребителей. You can influence the control of the device by switching the balance jumpers on the control matrix (see Fig. 5). If they are arranged in a certain order (the order is determined by measuring the current flow and consumer parameters), then you can set the time (period, without exact time) for starting and establishing the working balance, which is the main mode of the device, from about 30 minutes to about 48 hours. The need for such management depends on the consumer and his consumption model. If the consumer has a constant load that does not turn off, then you can enter the work quickly and not turn it off. If the consumer is a constantly changing load, then you need to choose a slow start, to check the operability of the power source for these types of loads. The primary jumper installation scheme (see Fig. 5) is universal for all types of consumers.
Описанный выше источник питания может применяться для надежного и бесперебойного питания потребителей электрической энергии.The power source described above can be used for reliable and uninterrupted power supply to consumers of electric energy.
Таким образом на основании приведенного выше описания можно реализовать однофазный/трехфазный источник питания в соответствии с настоящим изобретением.Thus, based on the above description, it is possible to realize a single-phase / three-phase power supply in accordance with the present invention.
Возможны несколько сценариев применения настоящего источника питания.There are several scenarios for using this power supply.
Компенсация падений напряжения в сети.Compensation of voltage drops in the network.
В результате различных причин, включая различные неисправности, неравномерную нагрузку фаз питающего трансформатора, перегрузки питающего трансформатора на подстанции и т.д. возможны временные падения напряжения в электрической сети. Такие явления оказывают негативное влияние на потребителей электрической энергии, например, критичных к уровню питающего напряжения. Источник питания в соответствии с настоящим изобретением выполнен с возможностью компенсации таких падений напряжения в электрической сети посредством энергии, запасаемой в конденсаторном блоке, для поддержания требуемого уровня питающего напряжения для потребителя в течение заданного времени. С этой целью источник питания посредством измерительных катушек обнаруживает падение напряжения питающей электрической сети, что может привести к анормальному режиму работы потребителя. Посредством программы управления, запрограммированной в блоке управления, источник питания компенсирует падение напряжения в питающей электрической сети посредством разрядки конденсаторов конденсаторного блока в заданные моменты времени для подачи дополнительной энергии в линию потребления.As a result of various causes, including various malfunctions, uneven load of the phases of the supply transformer, overload of the supply transformer at the substation, etc. temporary voltage drops in the electric network are possible. Such phenomena have a negative effect on consumers of electric energy, for example, critical to the level of supply voltage. The power supply in accordance with the present invention is configured to compensate for such voltage drops in the electrical network by means of the energy stored in the capacitor unit, to maintain the required level of supply voltage for the consumer for a given time. To this end, the power source through the measuring coils detects a voltage drop in the supply network, which can lead to abnormal operation of the consumer. By means of a control program programmed in the control unit, the power supply compensates for the voltage drop in the supply network by discharging the capacitors of the capacitor unit at predetermined times to supply additional energy to the consumption line.
Компенсация пиков потребления энергии потребителем.Compensation for peaks in energy consumption by the consumer.
Функционирование потребителя электрической энергии может быть связано с переходными процессами, которые приводят к колебаниям потребления электрической энергии потребителем, сопровождаемым некоторыми пиковыми значениями потребления. Это может быть нежелательным по различным причинам. Источник питания в соответствии с настоящим изобретением выполнен с возможностью компенсации таких пиков потребления энергии потребителем. Причем в моменты сниженной нагрузки потребителя источник питания может аккумулировать энергию в конденсаторном блоке, а в моменты пикового потребления электрической энергии потребителем источник питания может компенсировать данное повышенное потребление, не допуская превышение заданных значений мгновенного потребления энергии из сети. The functioning of the consumer of electrical energy may be associated with transients, which lead to fluctuations in the consumption of electrical energy by the consumer, accompanied by some peak values of consumption. This may be undesirable for various reasons. The power source in accordance with the present invention is configured to compensate for such peaks in energy consumption by the consumer. Moreover, at times of reduced consumer load, the power source can accumulate energy in the capacitor unit, and at times of peak consumption of electric energy by the consumer, the power source can compensate for this increased consumption, avoiding exceeding the specified values of instantaneous energy consumption from the network.
Снижение потребления электрической энергии из сети.Decrease in consumption of electric energy from a network.
После первоначального этапа зарядки конденсаторов конденсаторного блока источник питания в соответствии с настоящим изобретением может снизить потребление энергии из электрической сети, в то время как у потребителя потребление остается на необходимом в данный момент уровне. Блок управления в соответствии с программой управления управляет разрядкой конденсаторов таким образом, что ток, формируемый в линии потребления вследствие разрядки конденсаторов, уменьшает ток на входе источника питания относительно выхода на время импульса. При этом, часть энергии разрядки конденсаторов, неизрасходованная на формирование добавочного тока в линии потребления, используется для зарядки упомянутых конденсаторов посредством противофазной обмотки, как описано выше. Ввиду этого, создается непрерывность понижения тока на входе от источника питания, в то время как у потребителя ток не падает. Процесс является дискретным, но частота дискретизации достаточна, для поддержания картины в рабочем состоянии на протяжении заданного периода потребления мощности потребителем.After the initial stage of charging the capacitors of the condenser unit, the power supply in accordance with the present invention can reduce the energy consumption from the electric network, while the consumer's consumption remains at the current level. The control unit in accordance with the control program controls the discharge of the capacitors so that the current generated in the consumption line due to the discharge of the capacitors reduces the current at the input of the power supply relative to the output for the duration of the pulse. In this case, a part of the energy of the discharge of the capacitors, unspent on the formation of additional current in the consumption line, is used to charge the said capacitors by means of antiphase winding, as described above. In view of this, a continuous decrease in the current at the input from the power source is created, while the current does not drop at the consumer. The process is discrete, but the sampling frequency is sufficient to maintain the picture in working condition for a given period of power consumption by the consumer.
Таким образом, настоящее изобретение позволяет обеспечить надежное и бесперебойное питание потребителей электрической энергии.Thus, the present invention allows for reliable and uninterrupted power supply to consumers of electric energy.
В заявке не указано конкретное программное и аппаратное обеспечение для реализации алгоритма управления, но специалисту в области техники должно быть понятно, что сущность изобретения не ограничена конкретной программной или аппаратной реализацией, и поэтому для осуществления изобретения могут быть использованы любые программные и аппаратные средства известные в уровне техники. Так аппаратные средства могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах, цифровых сигнальных процессорах, устройствах цифровой обработки сигналов, программируемых логических устройствах, программируемых пользователем вентильных матрицах, процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, электронных устройствах, других электронных модулях, выполненных с возможностью осуществлять описанные в данном документе функции, компьютер либо комбинации вышеозначенного.The application does not indicate specific software and hardware for implementing the control algorithm, but a specialist in the field of technology should understand that the invention is not limited to a specific software or hardware implementation, and therefore, any software and hardware known in the art can be used to implement the invention technicians. So hardware can be implemented in one or more specialized integrated circuits, digital signal processors, digital signal processing devices, programmable logic devices, user programmable gate arrays, processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, and other electronic modules configured to carry out the functions described in this document, a computer or a combination of the above.
Хотя отдельно не упомянуто, но очевидно, что, когда речь идет о хранении данных, программ и т.п., подразумевается наличие машиночитаемого носителя данных, примеры машиночитаемых носителей данных включают в себя постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, регистр, кэш-память, полупроводниковые запоминающие устройства, магнитные носители, такие как внутренние жесткие диски и съемные диски, магнитооптические носители и оптические носители, такие как диски CD-ROM и цифровые универсальные диски (DVD), а также любые другие известные в уровне техники носители данных.Although not specifically mentioned, it is obvious that when it comes to storing data, programs, and the like, a computer-readable storage medium is meant, examples of computer-readable storage media include read-only memory, random-access memory, register, cache semiconductor storage devices, magnetic media such as internal hard drives and removable drives, magneto-optical media and optical media such as CD-ROMs and digital versatile disks (DVDs), as well as any other storage media known in the art.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкое изобретение, и что данное изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.Although exemplary embodiments have been described in detail and shown in the accompanying drawings, it should be understood that such embodiments are merely illustrative and not intended to limit the broader invention, and that the invention should not be limited to the particular arrangements and structures shown and described, since various other modifications may be apparent to those skilled in the art.
Признаки, упомянутые в различных зависимых пунктах формулы, а также реализации, раскрытые в различных частях описания, могут быть скомбинированы с достижением полезных эффектов, даже если возможность такого комбинирования не раскрыта явно.The features mentioned in the various dependent claims, as well as the implementations disclosed in various parts of the description, can be combined to achieve beneficial effects, even if the possibility of such a combination is not explicitly disclosed.
Claims (17)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019143739A RU2723677C1 (en) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | Intermediate power supply |
| PCT/RU2020/050391 WO2021133231A1 (en) | 2019-12-25 | 2020-12-23 | Intermediate power supply |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019143739A RU2723677C1 (en) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | Intermediate power supply |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2723677C1 true RU2723677C1 (en) | 2020-06-17 |
Family
ID=71096071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019143739A RU2723677C1 (en) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | Intermediate power supply |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2723677C1 (en) |
| WO (1) | WO2021133231A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2756629C1 (en) * | 2021-06-08 | 2021-10-04 | Общество ограниченной ответственности "Русгенерация" | Static storage intermediate power supply |
| WO2025063936A1 (en) * | 2023-09-18 | 2025-03-27 | TURKEVICS, Alekszandra | An automated complex for producing active power and cogeneration |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000008740A2 (en) * | 1998-07-31 | 2000-02-17 | Oy Lexel Finland Ab | Arrangement for eliminating radio interferences in an electronic power regulator |
| US8212416B2 (en) * | 2008-12-24 | 2012-07-03 | Synergy Energy Inc. | Device for filtering harmonics |
| RU2588592C1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-07-10 | Светлана Геннадьевна Шаламова | Network filter |
| CN106571745A (en) * | 2015-10-10 | 2017-04-19 | 张炳全 | Static super electric energy machine and application |
| RU2657233C2 (en) * | 2016-04-12 | 2018-06-09 | Сергей Александрович Скороходов | Line filter |
| CN108233355A (en) * | 2018-05-25 | 2018-06-29 | 敏业信息科技(上海)有限公司 | Common mode electromagnetic noise injection network and active Electromagnetic interference filter |
-
2019
- 2019-12-25 RU RU2019143739A patent/RU2723677C1/en active
-
2020
- 2020-12-23 WO PCT/RU2020/050391 patent/WO2021133231A1/en not_active Ceased
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000008740A2 (en) * | 1998-07-31 | 2000-02-17 | Oy Lexel Finland Ab | Arrangement for eliminating radio interferences in an electronic power regulator |
| US8212416B2 (en) * | 2008-12-24 | 2012-07-03 | Synergy Energy Inc. | Device for filtering harmonics |
| RU2588592C1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-07-10 | Светлана Геннадьевна Шаламова | Network filter |
| CN106571745A (en) * | 2015-10-10 | 2017-04-19 | 张炳全 | Static super electric energy machine and application |
| RU2657233C2 (en) * | 2016-04-12 | 2018-06-09 | Сергей Александрович Скороходов | Line filter |
| CN108233355A (en) * | 2018-05-25 | 2018-06-29 | 敏业信息科技(上海)有限公司 | Common mode electromagnetic noise injection network and active Electromagnetic interference filter |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2756629C1 (en) * | 2021-06-08 | 2021-10-04 | Общество ограниченной ответственности "Русгенерация" | Static storage intermediate power supply |
| WO2025063936A1 (en) * | 2023-09-18 | 2025-03-27 | TURKEVICS, Alekszandra | An automated complex for producing active power and cogeneration |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021133231A1 (en) | 2021-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6463771B2 (en) | Electrical equipment | |
| RU2364016C1 (en) | System and method of limiting alternating inrush current | |
| WO2008141092A2 (en) | Dynamic voltage sag correction | |
| JP2001506477A (en) | Apparatus and method for uniformly distributing electrical loads in an n-phase power distribution network | |
| EP3934083B1 (en) | Isolated multi-phase dc/dc converter with reduced quantity of blocking capacitors | |
| CN111262456B (en) | Rectifier, system and method for power rectification | |
| JP2016046900A (en) | Uninterruptible power system | |
| RU2723677C1 (en) | Intermediate power supply | |
| KR101297080B1 (en) | Half bridges multi-module converter using series compensation | |
| JP2002517975A (en) | Voltage switching device | |
| RU2756629C1 (en) | Static storage intermediate power supply | |
| EP4264810A1 (en) | Interleaved power converter | |
| RU2657233C2 (en) | Line filter | |
| JP7504206B2 (en) | Single-phase to three-phase hybrid filter system for chargers | |
| KR101343953B1 (en) | Double conversion uninterruptible power supply of eliminated battery discharger | |
| JP3829192B2 (en) | Inrush current suppression method | |
| KR100882856B1 (en) | Power Stabilization Circuit with Noise Filter | |
| KR101337948B1 (en) | Generator improving harmonics waveform | |
| EP4668522A1 (en) | Power switching system | |
| US20250385518A1 (en) | Power switching system | |
| JP2013187930A (en) | Cell balance device | |
| RU2727148C1 (en) | Device for compensation of reactive power in high-voltage networks | |
| WO2025063936A1 (en) | An automated complex for producing active power and cogeneration | |
| US20230029981A1 (en) | Auto-Configurable Energy Storage System | |
| SU1629953A1 (en) | Device for control of frequency converter |