Автономная система электроснабжения

Силовой коммутатор 3 предназначен для поочередного переключения аккумуляторных батарей 5 и 6 к инвертору 2 и поочередной подачи питания на конверторы 7 и 8 для зарядки соответствующих аккумуляторных батарей 5 и 6.

Блок 4 управления предназначен для анализа напряжений АКБ 5 и 6 и управления силовым коммутатором 3: измерения напряжений аккумуляторных батарей и сравнения их между собой с целью выбора одной из них при пуске системы; измерения напряжений аккумуляторных батарей и сравнения их с пороговыми минимальными и максимальными значениями с целью выбора АКБ, которую следует подключить к инвертору 2, а которую необходимо включить в режим подзарядки от другой АКБ; анализа уровней напряжения на заряжаемой аккумуляторной батареи и ее отключения при полной зарядке; выдачи соответствующих управляющих сигналов для переключающих устройств силового коммутатора 3.

Конверторы 7 и 8 предназначены для преобразования постоянного напряжения от аккумуляторных батарей 5 и 6 в высокочастотные  индуктивные сверхкороткие импульсы напряжения. Наличие двух конверторов обусловлено требованиями надежности к системе.

Автономная система аккумулирования электроэнергии и электроснабжения потребителей работает следующим образом.

В момент пуска системы нагрузка 1 через инвертор 2  и силовой коммутатор (СК) 3 подключается к одной из  аккумуляторных батарей (АКБ), которые были предварительно заряжены, например, 5, имеющей напряжение на клеммах, превышающее напряжение другой АКБ 6. Формирование соответствующих управляющих сигналов для СК 3 осуществляется блоком 4 управления (БУ). АКБ 6 к инвертору 3 не подключена, так как БУ 4  предусматривает подключение только одной АКБ – 5 или 6.

Если величина напряжения АКБ 6 находится в интервале от Uмин (нижнее значение порогового значения)  до Uмакс (верхнее значение порогового значения), то АКБ 6 находится в режиме ожидания. При снижении напряжения на ней ниже Uмин БУ 4 подключает АКБ 6 к АКБ 5 через конвертор 8 для подзарядки. В БУ 4 в процессе зарядки того или иного аккумулятора происходит периодическое измерение напряжения заряжаемого аккумулятора и производится сравнение последующего значения с предыдущим. Если разница между этими показаниями меньше некоторого значения ΔU, то процесс подзарядки прекращается путем отключения в СК 3 конвертора заряжаемого аккумулятора.

В процессе работы по мере разрядки АКБ 5 уровень напряжения на ее клеммах снижается и при достижении им порогового уровня Uмин БУ 4 выдает соответствующие управляющие сигналы на СК 3 – переключение входа инвертора 2 с АКБ 5 на АКБ 6 и подключение АКБ 5 через конвертор 7 на подзарядку от АКБ 6.

В связи с тем, что время зарядки АКБ 5 меньше, чем время разряда АКБ 6 при ее работе на нагрузку в номинальном режиме, то к моменту достижения уровня напряжения на АКБ 6 минимально допустимого, АКБ 5 уже будет полностью заряжена и готова к работе. Далее работа системы продолжается в соответствии с описанным выше алгоритмом работы.

Таким образом, благодаря использованию способа зарядки аккумуляторных батарей высокочастотными  индуктивными сверхкороткими импульсами напряжения, реализованного в конверторах, система аккумулирования электроэнергии и электроснабжения потребителей может работать в автономном режиме без применения дополнительных источников энергии с высокой эффективностью. Предлагаемое техническое решение основано на результатах длительных исследований в лаборатории JohnBedini (США), которые показали высокую эффективность использованного способа зарядки аккумуляторных батарей высокочастотными  индуктивными сверхкороткими импульсами напряжения.

На этом принципе получения и использования РЭ уже изготавливаются РЗА как самостоятельно, так и в небольших количествах под заказ. Джон Бедини уже в течении нескольких лет предлагает как готовые РЗА, так и сборочные узлы и комплектующие для самостоятельного их изготовления. К недостатку использования данного подхода можно отнести необходимость предварительного, по определенной технологии, проведения от  10 до 20 циклов заряда и разряда аккумуляторов, для того, чтобы аккумуляторы перешли на новый режим работы (по рекомендациям Джона Бедини). Эта процедура может занимать от 1 до 2 месяцев.

На фотографии показано рабочее место для подготовки АКБ к зарядке радиантной энергией.

рабочее место для подготовки АКБ к зарядке радиантной энергией.

Таким образом, предлагаемая система позволяет отказаться от таких автономных источников энергии как ветрогенераторы (ВГ) и солнечные модули (СМ), мини-ГЭС, а также генераторов, использующих дизельное топливо.

К дополнительным достоинствам предлагаемой системы относятся отсутствие шума и необходимости использования дополнительных площадей (для ветрогенератора и солнечных модулей), возможность использования на объектах при отсутствии промышленной электрической сети (загородный дом, ферма и др.), а также ветра и солнца. Кроме этого, система является экологически чистым способом получения электрической энергии, при котором нет загрязнения окружающей среды.

Расчеты показали, что величина срока окупаемости системы с РЗА мощностью 2 кВт при ее использовании в качестве автономной системы электроснабжения (в сравнении с питанием от имеющейся государственной электрической сети) варьируется от 11 до 20 лет, в то время как для ВГ и СМ срок окупаемости равен – от 26 до 49 лет. А если учесть, что ВГ и СМ примерно в 1,5 раза эффективнее использования дизель-генераторов, то система с РЗА более чем в 3 раза эффективнее использования генераторов с использованием дизельного топлива.

Автор публикации: Сысоев Владимир Васильевич
Разместил статью: Vladimir_Sysoev
Дата публикации:  12-01-2014, 10:14

html-cсылка на публикацию		⇩ Разместил статью ⇩ Сысоев Владимир Васильевич  Его публикации  Нужна регистрация Отправить сообщение
BB-cсылка на публикацию
Прямая ссылка на публикацию

Огромное Спасибо за Ваш вклад в развитие отечественной науки и техники!