Проект системы автономного энергоснабжения

Система энергоснабжения относится к энергетике, в частности, к бесперебойному энергоснабжению различных классов потребителей и может быть использована, например, для энергоснабжения геологоразведовательных экспедиций, проводящихся с применением тяжелого специального транспорта.

Техническим эффектом предлагаемого технического решения является создание автономной системы энергоснабжения позволяющей осуществлять пуск двигателей в стартерном режиме и питание энергопотребителей в условиях низких температур за счет системы энергоснабжения, содержащей, по меньшей мере, одну аккумуляторную батарею, систему питания потребителей, блок управления и систему заряда батарей при этом система энергоснабжения содержит блок стартерного режима, соединенный с аккумуляторной батареей и взаимосвязанный интерфейсной проводкой с блоком управления, а, по меньшей мере, одна аккумуляторная батарея выполнена литий-титанатной.

Система энергоснабжения относится к энергетике, в частности, к бесперебойному энергоснабжению различных классов потребителей и может быть использована, например, для энергоснабжения геологоразведовательных экспедиций, проводящихся с применением тяжелого специального транспорта.

Известна «МОБИЛЬНАЯ СИСТЕМА АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ» по патенту 106054 от 16.12.2010, опубл. 27.06.2011, МПК H02J 15/00 содержащая ветрогенератор, преобразователь солнечной энергии в электрическую, аккумуляторные батареи, выходы которых соединены через инвертор напряжения и распределительное устройство к нагрузке, и узел управления, при этом в нее введены узел радиоканала с антенной связи, подключенный к узлу управления, центральный пункт управления и колесное шасси, снабженное крепежными элементами для транспортировки по воздуху, аккумуляторные батареи содержат, по меньшей мере, три секции, ветрогенератор и преобразователь солнечной энергии в электрическую соединены с секциями аккумуляторных батарей через блок заряда аккумуляторных батарей, вход управления которого подключен к выходу узла управления, а корпус системы выполнен в виде установленного на колесном шасси вагончика, при этом в транспортном состоянии системы ветрогенератор находится внутри вагончика; входы-выходы узла управления подключены к соответствующим входам-выходам управления инвертора и распределительного устройства.

Наиболее близкой по технической сути является «СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ» по патенту 78012 от 24.03.2008, опубл. 10.11.2008, MПК H02J 3/28 содержащая источники электроэнергии, в том числе, по меньшей мере, один возобновляемый - солнечную батарею, генератор электроэнергии, двигатель внутреннего сгорания с устройством подачи топлива, аккумуляторные батареи, инвертор напряжения накопленной энергии, силовой коммутатор, нагрузку, блок управления, отличающаяся тем, что подключение каждого возобновляемого источника электроэнергии к аккумуляторной батарее осуществлено через конвертор напряжений, связанный с блоком управления, а аккумуляторные батареи подключены через инвертор к силовому коммутатору, а последний через стабилизатор - к электросети; устройство подачи топлива - двигатель внутреннего сгорания - генератор переменного тока образуют цепь резервного питания, вход которой подключен к блоку управления, а выход - через силовой коммутатор - к нагрузке; в качестве второго возобновляемого источника электроэнергии использован ветроэлектрогенератор.

В ходе выполнения работ связанных с использованием энергопотребляющего оборудования и специальной техники в условиях относительной удаленности от населенных пунктов, например, при проведении геологоразведовательных экспедиций, зачастую возникает потребность в применении автономных систем энергоснабжения. При этом для выполнения ряда задач наряду с электропотребляющим оборудованием также применяется техника (в частности транспорт), использующая в работе двигатели внутреннего сгорания. Применение техники, использующей в работе двигатели внутреннего сгорания, предполагает возможность пуска этих двигателей в стартерном режиме, например, в случае возникновения внештатных ситуаций. При использовании в ходе работ тяжелой техники, обладающей двигателями внутреннего сгорания относительно большого объема, например вездеходов, стартерный пуск двигателя крайне затруднен в связи с необходимостью использования для этого больших токов. Особенно затруднено проведение работ с применением автономных систем питания в условиях пониженных температур, т.к. большинство существующих конструкций аккумуляторов не способно обеспечивать стабильное энергоснабжение потребителей в условиях холода, а также разряжаться в таких условиях большими токами, достаточными для стартерного пуска двигателей внутреннего сгорания относительно большого объема.

Задачей предлагаемого технического решения является создание автономной 1 системы энергоснабжения позволяющей осуществлять пуск двигателей в стартерном режиме и питание энергопотребителей в условиях низких температур.

Поставленная задача решена за счет системы энергоснабжения, содержащей, по меньшей мере, одну аккумуляторную батарею, систему питания потребителей, блок управления и систему заряда батарей при этом система энергоснабжения содержит блок стартерного режима, соединенный с аккумуляторной батареей и взаимосвязанный интерфейсной проводкой с блоком управления, а, по меньшей мере, одна аккумуляторная батарея выполнена литий-титанатной.

Суть технического решения иллюстрирована чертежами, где на фиг.1 - схема системы энергоснабжения.

На фиг.1 изображены аккумуляторная батарея 1, система 2 заряда батарей, система 3 питания потребителей, блок 4 управления, источники 5 постоянного тока, коммутационный блок 6 по постоянному току, конверторный блок 7, блок 8 зарядных устройств, источники 9 переменного тока, коммутационный блок 10 по переменному току, конверторный блок 11, коммутационный блок 12 нагрузки постоянного тока, нагрузки 13 постоянным током, инверторный блок 14, коммутационный блок 15 нагрузки переменного тока, нагрузки 16 переменным током, блок 17 стартерного режима, блок 18 параллельной работы с сетью и прочими устройствами.

Система энергоснабжения выполнена следующим образом.

Система энергоснабжения содержит взаимосвязанные между собой, по меньшей мере, одну аккумуляторную батарею 1, систему 2 заряда батарей, систему 3 питания потребителей, блок 4 управления. По меньшей мере, одна аккумуляторная батарея 1 выполнена литий-титанатной. Литий-титанатные батареи имеют небольшое время зарядки, более высокую надежность, могут работать при низких температурах, при этом разряжаться в условиях низких температурах большими токами, достаточными для стартерного пуска двигателей внутреннего сгорания относительно большого объема. Система заряда батарей 1 содержит коммутационный блок 6 по постоянному току связанный через конверторный блок 7 с блоком 8 зарядных устройств. Конверторный блок 7 опционально связан с аккумуляторными батареями 1. Система 2 заряда батарей также содержит коммутационный блок 10 по переменному току, связанный с блоком 8 зарядных устройств. Блок 8 зарядных устройств связан с каждой аккумуляторной батареей 1. Система 3 питания потребителей включает коммутационный блок 12 нагрузки постоянного тока связанный с каждой аккумуляторной батареей 1 через конверторный блок 11. Система 3 питания потребителей также дополнительно включает коммутационный блок 15 нагрузки переменного тока связанный с аккумуляторной батареей 1 через инверторный блок 14. Система бесперебойного энергоснабжения содержит блок 17 стартерного режима, соединенный с аккумуляторной батареей 1 и блок 18 параллельной работы с сетью и прочими устройствами, связанный с инверторным блоком 14. Блок 4 управления взаимосвязан интерфейсной проводкой с блоком 8 зарядных устройств, инверторным блоком 14, каждой аккумуляторной батареей 1, конверторным блоком 11, конверторным блоком 7, блоком 17 стартерного режима и блоком 18 параллельной работы с сетью и прочими устройствами. Система бесперебойного энергоснабжения опционально содержит ветрогенератор постоянного тока и солнечный модуль, подсоединенные к коммутационному блоку 6 по постоянному току, а также ДВС генератор переменного тока, ветрогенератор переменного тока, подсоединенные к коммутационному блоку 6 по переменному току.

Система энергоснабжения работает следующим образом.

Систему энергоснабжения доставляют на место эксплуатации. В зависимости от типа потребляемого тока и требуемого напряжения, потребителя подключают к одной из нагрузок, подсоединенных либо к коммутационному блоку 12 нагрузки постоянного тока, либо к коммутационному блоку 15 нагрузки переменного тока. В случае необходимости стартерного запуска двигателя внутреннего сгорания, его подключают к блоку 17 стартерного режима. Для питания потребителей постоянного тока ток от аккумуляторных батарей 1 поступает в конверторный блок 11, где приобретает необходимые для питания потребителя параметры, откуда поступает через коммутационный блок 12 к потребителю. Для потребителей переменного тока постоянный ток от аккумуляторной батареи 1 поступает в инверторный блок 14, где трансформируется в переменный ток с необходимыми параметрами и через коммутационный блок 15 поступает к потребителю. Для заряда аккумуляторных батарей 1, в зависимости от типа доступного источника тока систему бесперебойного энергоснабжения подключают либо через коммутационный блок 6 по постоянному току, либо через коммутационный блок 10 по переменному току. Для заряда аккумуляторных батарей 1 от источника 5 постоянного тока ток через коммутационный блок 6 поступает в конверторный блок 7, где стабилизируется, автоматически конвертируется и далее проходит через соответствующее зарядное устройство блока 8, где приобретает необходимые для заряда батарей 1 параметры. Для заряда аккумуляторных батарей 1 от источников 9 переменного тока ток через коммутационный блок 10 по переменному току поступает в соответствующее зарядное устройство блока 8, где трансформируется в постоянный ток и приобретает необходимые для заряда батарей 1 параметры. Управление всеми процессами осуществляется при помощи блока 4 управления, который опционально так же выполняет функцию контроля работы всех систем. Блок управления 4 при источниках постоянного тока на входе контролирует конверторный блок 7 и через связь с блоком 8 зарядных устройств выдает команду на напряжение и ток заряда. Блок управления 4 также контролирует напряжение, температуру и ток заряда-разряда каждой аккумуляторной батареи 1 и дает команду на их отключение при достижении максимально допустимого уровня заряда-разряда. Для увеличения длительности работы нескольких объединенных в блок аккумуляторных батарей 1, блок управления 4 также выполняет функцию балансировки между ними, которая осуществляется увеличением и уменьшением тока на конкретную батарею 1. Блок управления 4 контролирует блок 17 стартерного режима, тем самым контролируя стартерный режим разряда. Также блок управления 4 контролирует параллельную работу с сетью, определяя ее параметры и подстраиваясь на корректную работу. Блок управления 4 также контролирует работу инверторного блока 14.

За счет применения не зависимо подключенных коммутационного блока 12 нагрузки постоянного тока и коммутационного блока 15 нагрузки переменного тока, система бесперебойного энергоснабжения может обеспечивать как последовательное так параллельное питание нескольких потребителей постоянного и переменного тока различных напряжений. За счет применения независимо подключенных коммутационного блока 6 по постоянному току и коммутационного блока 10 по переменному току система бесперебойного энергоснабжения способна аккумулировать электроэнергию от большинства известных источников постоянного и переменного тока одновременно. Наличие блока управления 4, контролирующего и синхронизирующего работу всех основных компонентов системы, позволяет оптимизировать процессы питания различных потребителей и аккумуляции энергии от разных источников. Применение в системе энергоснабжения блока стартерного режима, соединенного с аккумуляторной батареей и взаимосвязанного интерфейсной проводкой с блоком управления и выполнение, по меньшей мере, одной аккумуляторной батареи литий-титанатной позволяет осуществлять пуск двигателей в стартерном режиме и уверенное питание энергопотребителей, в том числе в условиях пониженных температур.

Техническим эффектом предлагаемого технического решения является создание автономной системы энергоснабжения позволяющей осуществлять пуск двигателей в стартерном режиме и питание энергопотребителей в условиях низких температур за счет системы энергоснабжения, содержащей, по меньшей мере, одну аккумуляторную батарею, систему питания потребителей, блок управления и систему заряда батарей при этом система энергоснабжения содержит блок стартерного режима, соединенный с аккумуляторной батареей и взаимосвязанный интерфейсной проводкой с блоком управления, а, по меньшей мере, одна аккумуляторная батарея выполнена литий-титанатной.

Система энергоснабжения, содержащая, по меньшей мере, одну аккумуляторную батарею, систему питания потребителей, блок управления и систему заряда батарей, отличающаяся тем, что содержит блок стартерного режима, соединенный с аккумуляторной батареей и взаимосвязанный интерфейсной проводкой с блоком управления, а, по меньшей мере, одна аккумуляторная батарея выполнена литий-титанатной.