Ветродизельная энергоустановка с бесперебойным питанием
Полезная модель направлена на упрощение и удешевление конструкции ветродизельной энергоустановки, обеспечение бесперебойности электропитания нагрузки, а также экономное расходование топлива. Указанный технический результат достигается тем, что ветордизельная установка содержит ветроэлектрическую установку, к выходу которой подключено первое выпрямительно-зарядное устройство, дизельэлектрическую установку, к выходу которой подключено второе выпрямительно-зарядное устройство, инвертор, вход которого подключен к выходам первого и второго выпрямительно-зарядных устройств, а выход соединен с нагрузкой и систему управления, подключенную к входу дизельэлектрической установки.
Полезная модель относится к комбинированным ветродизельным энергоустановкам (ВДЭС) и может быть использована в автономных энергоустановках, работающих независимо от сети централизованного энергоснабжения.
Известна ВДЭС, выбранная в качестве прототипа, содержащая пять ветроэлектрических установок, к выходам которых подключены выпрямительно-зарядные устройства, к выходам которых подключена батарея аккумуляторов, инвертор, вход которого подключен к выходам выпрямительно-зарядных устройств, а выход соединен с коммутирующим устройством, дизельэлектрическую установку, вход которой подключен к коммутирующему устройству и нагрузку, подключенную к выходу коммутирующего устройства [Д.К.Гагач, В.К.Мальцев. Первая ветродизельная электростанция на Таймыре. Энергетик, №9, 2001 г. с.10-13].
Недостатком данного устройства является сложность и дороговизна электрической схемы устройства за счет использования батареи аккумуляторов, а также некоторые перебои в питании нагрузки, связанные с потерей времени на запуск дизельэлектрической установки и срабатывания коммутирующего устройства. Также в данной схеме дизельэлектрическая установка работает на постоянной частоте вращения, а график нагрузки и, следовательно, загрузка дизельэлектрической установки может сильно меняться в зависимости от времени суток и прочих факторов, что приводит к повышенному расходу топлива.
Задачей полезной модели является упрощение и удешевление конструкции ветродизельной установки, обеспечение бесперебойности электропитания нагрузки, а также экономное расходование топлива.
Решение поставленной задачи достигается тем, что ветродизельная установка, содержащая ветроэлектрическую установку, к выходу которой подключено
первое выпрямительно-зарядное устройство, дизельэлектрическую установку, к выходу которой подключено второе выпрямительно-зарядное устройство, инвертор, вход которого подключен к выходам первого и второго выпрямительно-зарядных устройств, а выход соединен с нагрузкой, согласно полезной модели снабжена системой управления, включенной на вход дизельэлектрической установки.
Именно заявленное выполнение схемы обеспечивает возможность более экономичной и бесперебойной работы ветродизельной установки, тем самым выполняется задача полезной модели. Это достигается тем, что в предложенной схеме при любом превышении мощности, потребленной нагрузкой над мощностью, генерируемой ветроэлектрической установкой, система управления выдает управляющий сигнал и повышает мощность дизель-электрической установки. При уменьшении мощности, потребляемой нагрузкой, дизельэлектрическая установка снижает обороты, а если ветроэлектрическая установка генерирует мощность, достаточную для обеспечения питания нагрузки, то дизельэлектрическая установка работает в режиме холостого хода на минимальных оборотах. Это дает возможность мгновенно компенсировать любые изменения в величине нагрузки.
На чертеже представлена структурная схема ветродизельной энергоустановки. Устройство содержит ветроэлектрическую установку 1 (ВЭУ), к выходу которой подключено первое выпрямительно-зарядное устройство 2 (ВЗУ 1), дизельэлектрическую установку 3 (ДЭУ), к выходу которой подключено второе выпрямительно-зарядное устройство 4 (ВЗУ 2), инвертор 5, вход которого подключен к выходам первого выпрямительно-зарядного устройства 2 (ВЗУ 1) и второго выпрямительно-зарядного устройства 4 (ВЗУ 2), а выход соединен с нагрузкой 6. Система управления 7 включена на вход дизельэлектрической установки 3 (ДЭУ).
В данной схеме в качестве ветроэлектрической установки 1 (ВЭУ) может быть использована автономная ветроэлектрическая станция, в качестве первого выпрямительно-зарядного устройства 2 (ВЗУ 1) может применяться
трехфазный мостовой выпрямитель с регулятором напряжения. В схеме может использоваться дизельэлектрическая установка 3 (ДЭУ) равной мощности с ветроэлектрической установкой 1 (ВЭУ), а в качестве второго выпрямительно-зарядного устройства 4 (ВЗУ 2) также можно использовать трехфазный мостовой выпрямитель. В данной схеме может использоваться автономный инвертор 5, а в качестве системы управления 7 может использоваться микроконтроллерная система управления вспрыском топлива в дизельэлектрическую установку 3 (ДЭУ). В качестве нагрузки 6 могут использоваться любые электрические приборы.
Устройство работает следующим образом. Под действием ветра, ветроэлектрическая установка 1 (ВЭУ) вырабатывает электроэнергию, которая поступает на первое выпрямительно-зарядное устройство 2 (ВЗУ1), постоянный ток с выхода первого выпрямительно-зарядного устройства 2 (ВЗУ 1) поступает на инвертор 5, который преобразует постоянный ток в электроэнергию со стандартными параметрами для питания нагрузки 6. При уменьшении мощности ветрового потока или увеличении нагрузки 6, система управления 7 выдает управляющий сигнал и повышает обороты дизельэлектрической установки 3 (ДЭУ), которая до этого работала на холостом ходу. Энергия, вырабатываемая дизельэлектрической установкой 3 (ДЭУ), поступает на второе выпрямительно-зарядное устройство 4 (ВЗУ 2), а постоянный ток с выхода второго выпрямительно-зарядного устройства 4 (ВЗУ 2) поступает на инвертор 5, который преобразует постоянный ток в электроэнергию со стандартными параметрами для дополнительного питания нагрузки 6.
Ветродизельная энергоустановка, содержащая ветроэлектрическую установку, к выходу которой подключено первое выпрямительно-зарядное устройство, дизельэлектрическую установку, к выходу которой подключено второе выпрямительно-зарядное устройство, инвертор, вход которого подключен к выходам первого и второго выпрямительно-зарядных устройств, а выход соединен с нагрузкой, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введена система управления, включенная на вход дизельэлектрической установки.
