Автономная солнечная фотоэлектрическая установка

Номер документа 2320170018

РУБРИКА:
6. Патентное дело, изобретательство, рационализаторство

РУБРИКА ГРНТИ:
44.31.33. Геотермические электрические станции и установки

АТРИБУТЫ:
Отрасли: Энергетика
Тепловая энергия:
Электрическая энергия:
Виды топлива:
Водные ресурсы:

РЕКВИЗИТЫ:
Вид документа: Патент
Номер: 168497
Автор (принявший орган): ФГБОУ ВО "КубГАУ" 350044 г. Краснодар, ул. Калинина,13 Тел. (861) 259 03 82
Дата: 07.02.2017
Регион: Краснодарский край
Источник информации: www.fips.ru

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ДОКУМЕНТА:

Технический результат достигается тем, что автономная солнечная фотоэлектрическая установка, содержащая солнечную батарею, контроллер заряда-разряда аккумуляторов, аккумуляторную батарею, батарею электрохимических суперконденсаторов с двойным электрическим слоем, автономный инвертор напряжения, согласно полезной модели имеет гибридный накопитель энергии, состоящий из устройство заряда суперконденсаторов, системы балансировки их напряжений, силовые защитные полупроводниковые диоды, при этом устройство заряда суперконденсаторов имеет электронно-механический коммутатор с защитным диодом во входной цепи и соединено с батареей суперконденсаторов, на выход которых включен один из силовых защитных диодов, а второй диод подключен к электрическому узлу, соединяющему выходы контроллера заряда-разряда, аккумуляторной батареи и вход устройства заряда суперконденсаторов, при этом второй вход этого устройства соединен с выходом солнечной батареи, выходы силовых защитных диодов соединены со входом автономного инвертора напряжения.
Таким образом, предлагается использование гибридного накопителя электроэнергии, включающего в себя аккумуляторы и электрохимические суперконденсаторы с двойным электрическим слоем. Недостатками электрохимических суперконденсаторов являются относительно низкая плотность энергии и высокий саморазряд. Однако они имеют большую выходную мощность, что позволяет использовать их вместе с аккумуляторами, объединяя их достоинства и компенсируя недостатки.
Новизна заявляемого технического решения заключается в том, что гибридный накопитель электроэнергии с электрохимическими суперконденсаторами в автономных фотоэлектрических установках позволяет эффективно покрыть пиковые нагрузки, пусковые токи электроприемников; стабилизировать напряжение на стороне постоянного тока; увеличить ресурс и, следовательно, продлить срок службы аккумуляторов; снизить время отклика на нагрузки импульсного характера, на короткие пики генерации или потребления.
Также гибридный накопитель электроэнергии с электрохимическими суперконденсаторами позволяет снизить пиковые нагрузки на аккумуляторы либо на резервный генератор, за счет чего повышается эффективность использования электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрическими преобразователями, а также повышается эффективность функционирования автономной установки в переходных режимах работы.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг. 1 представлена блок-схема автономной солнечной фотоэлектрической установки.
Автономная солнечная фотоэлектрическая установка содержит солнечную батарею 1, контроллер заряда-разряда аккумуляторов 2, аккумуляторные батареи 3, устройство заряда 4 суперконденсаторов, батарею электрохимических суперконденсаторов с двойным электрическим слоем 5; систему балансировки напряжений 6 на суперконденсаторах, силовые защитные полупроводниковые диоды 7 и 8. Установка имеет гибридный накопитель энергии 9 состоящий из устройства заряда 4 суперконденсаторов, системы балансировки 6 их напряжений, силовых защитных полупроводниковых диодов 7 и 8, при этом устройство заряда 4 суперконденсаторов имеет электронно-механический коммутатор 10 с защитным диодом 11 во входной цепи и соединено с батареей суперконденсаторов 5, на выход которых включен один из силовых защитных диодов 7, а второй диод 8 подключен к электрическому узлу, соединяющему выходы контроллера заряда-разряда, аккумуляторной батареи и вход устройства заряда суперконденсаторов, при этом второй вход этого устройства соединен с выходом солнечной батареи, выходы силовых защитных диодов 7 и 8 соединены со входом автономного инвертора напряжения 12.
Установка работает следующим образом.
В периоды солнечной активности электроэнергия, вырабатываемая первичным источником электроэнергии - солнечной батареей 1, поступает на аккумуляторную батарею 3 через контроллер заряда-разряда 2. В случае полной зарядки аккумуляторов избыточная энергия поступает в нагрузку напрямую или через автономный инвертор напряжения 12. К солнечной батарее через соответствующий преобразователь постоянного тока - устройство заряда 4 подключена батарея электрохимических суперконденсаторов 5 с системой балансировки напряжения 6. В устройстве заряда 4 предусмотрена функция коммутации и защиты входной цепи. Силовые защитные полупроводниковые диоды 7 и 8 включены в разрядные цепи аккумуляторной батареи и батареи суперконденсаторов соответственно. Диоды 7 и 8 не позволяют разряжаться батарее суперконденсаторов на аккумуляторную батарею и, к тому же, защищают накопители от взаимных обратных токов.
При подключении через автономный инвертор напряжения 12 мощных электроприемников, например электродвигателей, пусковые токи поступают на батарею суперконденсаторов, а далее основная энергия поступает от аккумуляторной батареи. Пиковые кратковременные нагрузки небольшой продолжительности возлагаются преимущественно на суперконденсаторы. Таким образом, в гибридном накопителе энергии 9 суперконденсаторам отводится роль источников мощности, а аккумуляторам - источников энергии.
Устройство заряда электрохимических суперконденсаторов 4 в виде преобразователя постоянного тока выполняет функции контроля, коммутации и защиты зарядной цепи при помощи электронно-механического коммутатора 10 с защитным диодом 11 во входной цепи.
Для выполнения требований по эксплуатации суперконденсаторов для них предусмотрена соответствующая система балансировки напряжений 6, состоящая из электронных ключей на основе тиристоров и балластных резисторов.