Возбудитель блока генерирования мощности, блок генерирования мощности и оборудование вывода энергии в электрической сети

Возбудитель блока генерирования мощности, блок генерирования мощности и оборудование вывода энергии в электрической сети

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к системе электрической мощности и, в частности, к возбудителю блока генерирования мощности, блоку генерирования мощности и оборудованию вывода энергии в электрической сети.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время микросеть может относиться к генерированию мощности в малом масштабе, системе распределения и обслуживания, состоящей из одной или более частей из распределенного блока генерирования мощности, устройства преобразования энергии, устройства мониторинга, защитного устройства и связанных нагрузок. В этом случае так называемый “малый масштаб” означает, что он имеет относительно меньший масштаб по сравнению с основной сетью. Микросеть может работать в непосредственном соседстве/параллельном соединении/соединении с сетью с внешней электрической сетью (такой как основная сеть, и т.д.), или может также работать автономно. Вообще говоря, микросеть является автономной системой, которая может реализовать самоконтроль, самозащиту и самоуправление.

Существуют обычно различные типы блоков генерирования мощности в микросети, такие как первый блок генерирования мощности энергии и второй блок генерирования мощности энергии и т.д. В этом случае первый блок генерирования мощности энергии возбуждается источниками возобновимой энергии, например, и может быть, в частности, воплощен как блок генерирования мощности возобновимой энергии периодического действия, возбуждаемый источниками возобновимой энергии периодического действия, такими как фотогальванические (PV) источники, ветровые и т.д.; и второй блок генерирования мощности энергии возбуждается, например, традиционными источниками энергии, такими как уголь, газ, дизельное топливо, малая гидроэнергия, и т.д. В частности, блок генерирования мощности возобновимой энергии периодического действия состоит из устройства извлечения энергии и устройства преобразования электронной энергии в мощность и соединен с микросетью в качестве соединенного с сетью блока. В этом случае устройство преобразования электронной энергии в мощность может быть, например, преобразователем или инвертором, и т.д., в котором преобразователь используется для выполнения общего преобразования мощности, например, входного сигнала переменного тока (AC) в выходной сигнал постоянного тока (DC) (то есть, AC/DC), DC/AC, DC/DC, AC/AC, и т.д., в то время как инвертор основным образом используется для того, чтобы реализовать преобразование DC/AC. Поскольку блок генерирования мощности возобновимой энергии периодического действия имеет особенности низкой плотности энергии, высокой восприимчивости к погоде и окружающим условиям, сильной флуктуации выходной мощности и трудно прогнозируемой точности, полная инсталляционная способность блоков генерирования мощности возобновимой энергии периодического действия в микросети часто страдает от сильного ограничения. Если это ограничение превышено, безопасная и устойчивая работа микросети не может быть обеспечена, и это может неблагоприятно вызвать нестабильность для внешней электрической сети, соединенной с ней.

Обычный способ для блока генерирования мощности возобновимой энергии периодического действия, который должен быть соединен с микросетью, является тем, который показан на Фиг. 1, который также называется как первый режим микросети, в котором генераторная установка мощности, использующая традиционные источники энергии (такие как малый гидроэнергоблок, дизельный генератор, и т.д.), устанавливает и стабилизирует напряжение и частоту микросети, а блок генерирования мощности возобновимой энергии периодического действия в качестве соединенного с сетью блока соединен с микросетью посредством блока управления источника тока. В частности, Фиг. 1 включает в себя следующие части: внешняя электрическая сеть 11 и микросеть 12. В этом случае внешняя электрическая сеть 11 может быть основной сетью или микросетью, отличающейся от микросети 12. Кроме того, микросеть 12 включает в себя: одну или более фотогальванических цепей PV1,…, PVn, одну или более цепей силы ветра, дизельный или гидравлический генератор 106, нагрузку 107 и коммутатор 108. Кроме того, фотогальванические цепи, цепи силы ветра, дизельный или гидравлический генератор 106 и нагрузка 107 все пдсоединены к точке общего соединения (PCC). В частности, шина AC смонтирована на PCC. Кроме того, каждая из фотогальванических цепей включает в себя: набор PV 101 и инвертор DC/AC 102; и каждая из цепей силы ветра включает в себя: ветрогенератор 103, инвертор AC/DC 104, и инвертор DC/AC 105. В этом режиме, чтобы гарантировать надежную и стабильную работу микросети, обеспечение условия обычного источника мощности с большой способностью, чтобы поддержать стабильность напряжения и частоты в микросети. В этом случае блок генерирования мощности возобновимой энергии периодического действия не участвует в регулировании напряжения и частоты в микросети, что очень ограничивает пропорцию его полной способности генерирования мощности в микросети.

На основании первого режима микросети, см. заявку на патент Германии DE 10 2005 023 290 A1, которая принадлежат SMA Germany, предлагает решение топологии и управления для двунаправленного батарейного инвертора (названного в дальнейшем двунаправленным преобразователем), чтобы улучшить пропорцию способности генерирования мощности упомянутого блока генерирования мощности возобновимой энергии периодического действия в микросети. Согласно этой заявке на патент, микросеть может быть составлена из двунаправленного преобразователя и обычного блока генерирования мощности (такого как дизельная генераторная установка мощности или маленькая гидравлическая генераторная установка), работающих в параллельном соединении, которое является вторым режимом микросети, показанным на Фиг. 2. В этом режиме набор батарей и двунаправленный преобразователь используются как линия регулирования энергии, чтобы участвовать в управлении балансом активной мощности в микросети, так чтобы связанная пропорция блока генерирования мощности возобновимой энергии периодического действия в микросети могла быть увеличена посредством регулирования активной мощности в микросети, и в то же самое время операционная стабильность микросети могла быть обеспечена. Композиционная структура согласно Фиг. 2 аналогична таковой из Фиг. 1, и различие заключается в том, что микросеть на Фиг. 2 также включает в себя одну или более батарейных цепей, то есть батарейную цепь 1 - батарейную цепь n, где значение n может быть установлено согласно практическим потребностям, и специально здесь не задано. Кроме того, каждая из батарейных цепей включает в себя: батарею 209 и двунаправленный инвертор 210 DC/AC. Однако, так как уровни мощности в настоящее время доступных выходных сигналов в двунаправленных преобразователях ограничены и из-за технических причин, количество двунаправленных преобразователей, работающих в параллельном соединении, также очень ограничено, такой режим микросети страдает от сильного ограничения его системных возможностей. Кроме того, в этом режиме микросети, так как двунаправленный преобразователь достигает регулирования частоты системы посредством пассивного регулирования активной мощности, что вызывает гистерезис в управлении мощностью, и двунаправленный преобразователь имеет ограниченные влияния регулирования на реактивную мощность, этот режим микросети не может фундаментально решить проблему малой связанной пропорции блока генерирования мощности возобновимой энергии периодического действия в микросети.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ввиду этого в настоящем изобретении предложены возбудитель блока генерирования мощности, блок генерирования мощности и оборудование вывода энергии, оказывающие улучшенные воздействия на стабильность подачи мощности посредством электрической сети, используя источник энергии периодического действия. Чтобы достигнуть вышеупомянутой задачи, техническое решение, предоставленное различными вариантами осуществления настоящего изобретения, включает в себя:

блок генерирования мощности в электрической сети, включающий в себя:

контроллер возбуждения для генерирования сигнала возбуждения согласно первому управляющему сигналу и второму управляющему сигналу, полученному таким образом;

преобразователь для преобразования входной энергии от первого напряжения во второе напряжение согласно упомянутому сигналу возбуждения, и вывода ее к электродвигателю, соединенному с упомянутым возбудителем блока генерирования мощности;

при этом упомянутый первый управляющий сигнал является информацией текущего состояния упомянутого электродвигателя, и упомянутый второй управляющий сигнал включает в себя частоту электрической сети и/или амплитуду напряжения упомянутой электрической сети.

Информация текущего состояния упомянутого электродвигателя включает в себя одно или любую комбинацию из следующего: напряжение якоря электродвигателя, ток якоря электродвигателя, скорость ротора электродвигателя; и

упомянутый контроллер возбуждения используется для генерирования упомянутого сигнала возбуждения согласно упомянутой частоте электрической сети и информации текущего состояния упомянутого электродвигателя.

Информация текущего состояния упомянутого электродвигателя также включает в себя выходной вращающий момент электродвигателя, и упомянутый второй управляющий сигнал также включает в себя амплитуду напряжения электрической сети; и

упомянутый контроллер возбуждения используется для генерирования упомянутого сигнала возбуждения согласно информации о системе хранения энергии в электрической сети, амплитуде напряжения упомянутой электрической сети, упомянутой частоты электрической сети и информации текущего состояния упомянутого электродвигателя.

Упомянутый контроллер возбуждения включает в себя:

модуль генерирования сигнала скорости вращения для регулирования сигнала ошибки между заданной частотой и упомянутой частотой электрической сети, так чтобы получить опорный сигнал скорости вращения, который должен быть выдан в модуль генерирования сигнала возбуждения;

причем упомянутый модуль генерирования сигнала возбуждения используется для генерирования упомянутого сигнала возбуждения согласно упомянутому опорному сигналу скорости вращения и информации текущего состояния упомянутого электродвигателя.

Упомянутый модуль генерирования сигнала скорости вращения включает в себя автоматический контроллер и ограничитель амплитуды.

Упомянутый преобразователь является инвертором постоянного тока в переменный ток или преобразователем постоянного тока в постоянный ток.

Блок генерирования мощности в электрической сети включает в себя:

устройство извлечения (получения) энергии для получения одного или более типов источников энергии периодического действия;

контроллер зарядки для вывода первого напряжения посредством использования полученного источника энергии периодического действия;

возбудитель блока генерирования мощности для преобразования упомянутого первого напряжения во второе напряжение согласно первому управляющему сигналу, введенному электродвигателем, и второму управляющему сигналу, введенному упомянутой электрической сетью, так чтобы возбуждать упомянутый электродвигатель;

при этом упомянутый электродвигатель используется для того, чтобы заставить синхронный генератор работать под влиянием упомянутого второго напряжения; и

упомянутый синхронный генератор соединен с точкой общего соединения электрической сети для вывода электроэнергии, генерируемой таким образом, к электрической сети.

Блок генерирования мощности также включает в себя трансформатор для преобразования второго напряжения, генерируемого упомянутым возбудителем блока генерирования мощности, в третье напряжение, которое должно быть выдано в упомянутый электродвигатель, причем упомянутый электродвигатель является электродвигателем среднего или высокого напряжения.

Блок генерирования мощности также включает в себя модуль хранения энергии;

в котором первая сторона упомянутого контроллера зарядки соединена с упомянутым устройством извлечения энергии, вторая сторона упомянутого контроллера зарядки соединена с первой стороной упомянутого возбудителя блока генерирования мощности, и упомянутый модуль хранения энергии соединен со второй стороной упомянутого контроллера зарядки и первой стороной упомянутого возбудителя блока генерирования мощности.

Упомянутый модуль хранения энергии включает в себя систему хранения энергии и устройство управления хранением энергии;

в котором упомянутое устройство управления хранением энергии используется для получения информации об упомянутой системе хранения энергии, служащей в качестве третьего управляющего сигнала, который должен быть введен в упомянутый возбудитель блока генерирования мощности.

Упомянутый возбудитель блока генерирования мощности используется для преобразования упомянутого первого напряжения в упомянутое второе напряжение согласно упомянутому третьему управляющему сигналу, введенному упомянутым модулем хранения энергии, первому управляющему сигналу, введенному упомянутым электродвигателем, и второму управляющему сигналу, введенному упомянутой электрической сетью.

Упомянутый первый управляющий сигнал включает в себя напряжение якоря электродвигателя, ток якоря электрического электродвигателя, скорость ротора электродвигателя, и выходной момент электродвигателя; упомянутый второй управляющий сигнал включает в себя частоту электрической сети, амплитуду напряжения электрической сети; и упомянутый третий управляющий сигнал включает в себя напряжение системы хранения энергии.

Упомянутый третий управляющий сигнал также включает в себя ток системы хранения энергии, температуру системы хранения энергии, и состояние зарядки системы хранения энергии.

Упомянутое устройство извлечения энергии является фотогальванической цепью, и упомянутый контроллер зарядки является преобразователем постоянного тока в постоянный ток; или

упомянутое устройство извлечения энергии является ветрогенератором, и упомянутый контроллер зарядки является преобразователем переменного тока в постоянный ток.

Блок генерирования мощности включает в себя множество цепей блока генерирования мощности;

в котором каждая из цепей блока генерирования мощности включает в себя упомянутое устройство извлечения энергии, упомянутый контроллер зарядки, упомянутый модуль хранения энергии, упомянутый возбудитель блока генерирования мощности, упомянутый электродвигатель и упомянутый синхронный генератор.

Блок генерирования мощности включает в себя множество цепей ввода энергии, при этом каждая из цепей ввода энергии включает в себя коммутатор, упомянутое устройство извлечения энергии и упомянутый контроллер зарядки, причем упомянутый коммутатор скомпонован во второй стороне упомянутого контроллера зарядки; и

упомянутая каждая цепь ввода энергии соединена с первой стороной упомянутого возбудителя блока генерирования мощности и упомянутым модулем хранения энергии через упомянутый коммутатор.

Блок генерирования мощности включает в себя множество цепей возбуждения, при этом каждая из цепей возбуждения включает в себя коммутатор, упомянутое устройство извлечения энергии, упомянутый контроллер зарядки, упомянутый модуль хранения энергии и упомянутый возбудитель блока генерирования мощности, причем упомянутый коммутатор скомпонован во второй стороне упомянутого возбудителя блока генерирования мощности; и

упомянутая каждая цепь возбуждения соединена с упомянутым электродвигателем через упомянутый коммутатор.

Блок генерирования мощности включает в себя:

множество цепей ввода энергии, в котором каждая из цепей ввода энергии включает в себя первый коммутатор, упомянутое устройство извлечения энергии и упомянутый контроллер зарядки, причем упомянутый первый коммутатор скомпонован во второй стороне упомянутого контроллера зарядки;

множество цепей вывода энергии, в котором каждая из цепей вывода энергии включает в себя второй коммутатор, упомянутый возбудитель блока генерирования мощности, упомянутый электродвигатель, упомянутый синхронный генератор, причем упомянутый второй коммутатор скомпонован в первой стороне упомянутого возбудителя блока генерирования мощности;

при этом упомянутая каждая цепь ввода энергии соединена с упомянутым модулем хранения энергии через упомянутый первый коммутатор, и упомянутая каждая цепь вывода энергии соединена с упомянутым модулем хранения энергии через упомянутый второй коммутатор.

Упомянутый возбудитель блока генерирования мощности включает в себя второй преобразователь и контроллер возбуждения;

в котором упомянутый контроллер возбуждения используется для генерирования сигнала возбуждения, который должен быть предоставлен упомянутому второму преобразователю согласно упомянутому первому управляющему сигналу, упомянутому второму управляющему сигналу и упомянутому третьему управляющему сигналу.

Упомянутый контроллер возбуждения включает в себя модуль генерирования сигнала скорости вращения и модуль генерирования сигнала возбуждения;

в котором упомянутый модуль генерирования сигнала скорости вращения используется для регулирования сигнала ошибки между заданной частотой и упомянутой частотой электрической сети, чтобы получить опорный сигнал скорости вращения, который должен быть выдан в упомянутый модуль генерирования сигнала возбуждения, и упомянутый модуль генерирования сигнала возбуждения генерирует упомянутый сигнал возбуждения.

Когда упомянутый электродвигатель является двигателем переменного тока, упомянутый второй преобразователь является инвертором постоянного тока в переменный ток; или

когда упомянутый электродвигатель является двигателем постоянного тока, упомянутый второй преобразователь является преобразователем постоянного тока в постоянный ток.

Оборудование вывода энергии в электрической сети включает в себя:

вышеописанный возбудитель блока генерирования мощности для преобразования упомянутого первого напряжения во второе напряжение согласно первому управляющему сигналу, введенному электродвигателем, и второму управляющему сигналу, введенному упомянутой электрической сетью, чтобы возбуждать упомянутый электродвигатель;

в котором упомянутый электродвигатель используется для того, чтобы заставить синхронный генератор работать под влиянием упомянутого второго напряжения; и

упомянутый синхронный генератор соединен с точкой общего соединения электрической сети для вывода электроэнергии, генерируемой таким образом, к электрической сети.

Микросеть включает в себя вышеупомянутый блок генерирования мощности, причем упомянутый блок генерирования мощности подсоединен к точке общего соединения микросети; и

также включает в себя одну или более нагрузок, соединенных с упомянутой точкой общего соединения.

Можно видеть из вышеупомянутого, что возбудитель блока генерирования мощности, блок генерирования мощности, оборудование вывода энергии в электрическую сеть, предоставленные в вариантах осуществления настоящего изобретения, могут достигнуть лучших воздействий на стабильность подачи мощности электрической сети.

Вышеупомянутое решение, технические признаки, преимущества настоящего изобретения и его реализации описаны ниже ясным и легко понятым способом посредством описания вариантов осуществления со ссылками на сопроводительные чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 является структурой топологии обычной микросети;

Фиг. 2 является структурой топологии микросети с двунаправленным преобразователем;

Фиг. 3 является структурой топологии микросети, использующей самосинхронизирующийся инвертор;

Фиг. 4a является возбудителем блока генерирования мощности, созданным на основе вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4b является блоком генерирования мощности, созданным на основе вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4c является структурой топологии микросети, созданной на основе вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5 является структурой состава модуля ввода энергии в варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 6 является структурой состава модуля вывода энергии в варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 7 является структурной схематической диаграммой возбуждаемого переменным током блока генерирования мощности в варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8 является диаграммой системы управления для возбуждаемого переменным током блока генерирования мощности, показанного на Фиг. 7;

Фиг. 9 является структурой состава возбудителя переменного тока в блоке генерирования мощности, показанного на Фиг. 7;

Фиг. 10 является структурной схематической диаграммой возбуждаемого постоянным током блока генерирования мощности в варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 11 является структурой состава возбудителя постоянного тока в блоке генерирования мощности, показанном на Фиг. 10;

Фиг. 12 является структурной схематической диаграммой блока генерирования мощности, работающего в одиночной цепи в варианте осуществления настоящего изобретения, в котором возбудитель переменного тока возбуждает электродвигатель переменного тока среднего или высокого напряжения после повышения напряжения посредством трансформатора и затем возбуждает синхронный генератор;

Фиг. 13 является структурной схематической диаграммой блока генерирования мощности, работающего во множественных цепях в параллельном соединении, в варианте осуществления настоящего изобретения, в котором возбудитель переменного тока возбуждает электродвигатель переменного тока и затем возбуждает синхронный генератор;

Фиг. 14 является структурной схематической диаграммой блока генерирования мощности, работающего во множественных цепях в параллельном соединении, в варианте осуществления настоящего изобретения, в котором возбудитель постоянного тока возбуждает электродвигатель постоянного тока и затем возбуждает синхронный генератор;

Фиг. 15 является структурной схематической диаграммой блока генерирования мощности в варианте осуществления настоящего изобретения, в котором множество наборов возбудителей переменного тока соединены параллельно на стороне хранения энергии, совместно возбуждают электродвигатель переменного тока, и затем возбуждают синхронный генератор;

Фиг. 16 является структурной схематической диаграммой блока генерирования мощности в варианте осуществления настоящего изобретения, в котором множество наборов возбудителей постоянного тока соединены параллельно на стороне хранения энергии, совместно возбуждают электродвигатель постоянного тока, и затем возбуждают синхронный генератор;

Фиг. 17 является структурной схематической диаграммой блока генерирования мощности в варианте осуществления настоящего изобретения, в котором множество наборов возбудителей переменного тока соединены параллельно на стороне вывода, совместно возбуждают электродвигатель переменного тока, и затем возбуждают синхронный генератор;

Фиг. 18 является структурной схематической диаграммой блока генерирования мощности в варианте осуществления настоящего изобретения, в котором множество наборов возбудителей постоянного тока соединены параллельно на стороне вывода, совместно возбуждают электродвигатель постоянного тока, и затем возбуждают синхронный генератор;

Фиг. 19 является структурной схематической диаграммой блока генерирования мощности, работающего со множественными цепями параллельно и имеющего общую систему хранения энергии в варианте осуществления настоящего изобретения, в котором возбудитель переменного тока возбуждает электродвигатель переменного тока и затем возбуждает синхронный генератор; и

Фиг. 20 является структурной схематической диаграммой блока генерирования мощности, работающего во множественных цепях в параллельном соединении и имеющего общую систему хранения энергии в варианте осуществления настоящего изобретения, в котором возбудитель постоянного тока возбуждает электродвигатель постоянного тока и затем возбуждает синхронный генератор.

В частности, ссылочные позиции, используемые в вышеупомянутых чертежах, являются следующими:

Фиг. 1: внешняя эклектическая сеть 11, микросеть 12, цепь PV 101, инвертор 102 DC/AC, ветрогенератор 103, инвертор 104 AC/DC, инвертор 105 DC/AC, дизельный или гидравлический генератор 106 мощности, нагрузка 107 и коммутатор 108;

Фиг. 2: батарея 209, двунаправленный инвертор 210 DC/AC;

Фиг. 3: внешняя эклектическая сеть 31, гидравлический генератор 301 мощности, дизельный генератор 302 мощности, цепь PV 303, преобразователь 304 DC/DC, батарея 305, самосинхронизирующийся инвертор 306, нагрузка 307 и коммутатор 308;

Фиг. 4a-4c: внешняя эклектическая сеть 41, цепь SPU 42, модуль 43 ввода энергии, модуль 44 вывода энергии, гидравлический генератор 401 мощности, дизельный генератор 402 мощности, устройство 403 извлечения энергии, контроллер 404 зарядки, модуль 405 хранения энергии, возбудитель 406 блока генерирования мощности, электродвигатель 407, синхронный генератор 408, нагрузка 409, контроллер 4061 возбуждения и преобразователь 4062;

Фиг. 5: цепь PV 501, преобразователь 502 DC/DC, ветрогенератор 503, и преобразователь 504 AC/DC;

Фиг. 6: первый подмодуль 61 вывода энергии, второй подмодуль 62 вывода энергии, возбудитель 601 постоянного тока SPU, электродвигатель 602 постоянного тока, синхронный генератор 603, возбудитель 604 переменного тока SPU, электродвигатель 605 переменного тока и синхронный генератор 606;

Фиг. 7: устройство 701 извлечения энергии, контроллер 702 зарядки, модуль 703 сохранения энергии, возбудитель 704 переменного тока SPU, электродвигатель 705 переменного тока, синхронный генератор 706, инвертор 7041 DC/AC, контроллер 7042 возбуждения, система хранения энергии 7031, и администратор 7032 хранения энергии;

Фиг. 8: система 807 управления возбуждением и импульс 8043 возбуждения;

Фиг. 9: модуль 9044 генерирования сигнала возбуждения и модуль 9045 генерирования сигнала скорости вращения;

Фиг. 10: возбудитель 1004 постоянного тока SPU, электродвигатель 1005 постоянного тока, преобразователь 1014 DC/DC, и контроллер 1024 возбуждения;

Фиг. 11: модуль 1144 генерирования сигнала возбуждения и модуль 1145 генерирования сигнала скорости вращения;

Фиг. 12: устройство 1201 извлечения энергии, контроллер 1202 зарядки, батарея 1203, возбудитель 1204 переменного тока SPU, электродвигатель 1205 переменного тока, синхронный генератор 1206 и трансформатор 1207;

Фиг. 13: устройство 1301 извлечения энергии, контроллер 1302 зарядки, батарея 1303, возбудитель 1304 переменного тока SPU, электродвигатель 1305 переменного тока, синхронный генератор 1306, устройство 1311 извлечения энергии, контроллер 1312 зарядки, батарея 1313, возбудитель 1314 переменного тока SPU, электродвигатель 1315 переменного тока и синхронный генератор 1316;

Фиг. 14: устройство 1401 извлечения энергии, контроллер 1402 зарядки, батарея 1403, возбудитель 1404 постоянного тока SPU, электродвигатель 1405 постоянного тока, синхронный генератор 1406, устройство 1411 извлечения энергии, контроллер 1412 зарядки, батарея 1413, возбудитель 1414 постоянного тока SPU, электродвигатель 1415 постоянного тока и синхронный генератор 1416;

Фиг. 15: устройство 1501 извлечения энергии, контроллер 1502 зарядки, батарея 1503, возбудитель 1504 переменного тока SPU, электродвигатель 1505 переменного тока, синхронный генератор 1506, коммутатор 1507, устройство 1511 извлечения энергии, контроллер 1512 зарядки и коммутатор 1517;

Фиг. 16: устройство 1601 извлечения энергии, контроллер 1602 зарядки, батарея 1603, возбудитель 1604 постоянного тока SPU, электродвигатель 1605 постоянного тока, синхронный генератор 1606, коммутатор 1607, устройство 1611 извлечения энергии, контроллер 1612 зарядки и коммутатор 1617;

Фиг. 17: устройство 1701 извлечения энергии, контроллер 1702 зарядки, модуль 1703 хранения энергии, возбудитель 1704 переменного тока SPU, электродвигатель 1705 переменного тока, синхронный генератор 1706, коммутатор 1707, устройство 1711 извлечения энергии, контроллер 1712 зарядки, модуль 1713 хранения энергии, возбудитель 1714 переменного тока SPU и коммутатор 1717;

Фиг. 18: устройство 1801 извлечения энергии, контроллер 1802 зарядки, батарея 1803, возбудитель 1804 постоянного тока SPU, электродвигатель 1805 постоянного тока, синхронный генератор 1806, коммутатор 1807, устройство 1811 извлечения энергии, контроллер 1812 зарядки, батарея 1813, возбудитель 1814 постоянного тока SPU и коммутатор 1817;

Фиг. 19: устройство 1901 извлечения энергии, контроллер 1902 зарядки, батарея 1903, возбудитель 1904 переменного тока SPU, электродвигатель 1905 переменного тока, синхронный генератор 1906, первый коммутатор 1907, второй коммутатор 1908, устройство 1911 извлечения энергии, контроллер 1912 зарядки, возбудитель 1914 переменного тока SPU, электродвигатель 1915 переменного тока, синхронный генератор 1916, первый коммутатор 1917 и второй коммутатор 1918;

Фиг. 20: устройство 2001 извлечения энергии, контроллер 2002 зарядки, батарея 2003, возбудитель 2004 постоянного тока SPU, электродвигатель 2005 постоянного тока, синхронный генератор 2006, первый коммутатор 2007, второй коммутатор 2008, устройство 2011 извлечения энергии, контроллер 2012 зарядки, возбудитель 2014 постоянного тока SPU, электродвигатель 2015 постоянного тока, синхронный генератор 2016, первый коммутатор 2017 и второй коммутатор 2018.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Чтобы сделать задачу, техническое решение и преимущества настоящего изобретения более очевидными и ясными, настоящее изобретение описано подробно ниже со ссылками на сопроводительные чертежи и посредством вариантов осуществления.

Фиг. 3 показывает структуру микросети, отличающуюся от Фиг. 1 или 2, то есть третий режим микросети, который включает в себя следующие части: внешняя электрическая сеть 31 и микросеть. Кроме того, микросеть включает в себя одну или более гидравлических цепей, одну или более дизельных цепей, одну или более цепей инвертора, нагрузку 307 и коммутатор 308. Кроме того, каждая из гидравлических цепей включает в себя гидравлический генератор 301, каждая из дизельных цепей включает в себя дизельный генератор 302, и каждая из цепей инвертора включает в себя сеть PV 303, преобразователь DC/DC 304, батарею 305 и самосинхронизирующийся инвертор 306. В этом случае самосинхронизирующийся инвертор 306 может использовать решение, в котором автоматическая параллельная работа инверторов источников напряжения достигается без зависимости от сигналов синхронизации и сигналов связи, которая предложена в патенте US 6 693 809 B2, принадлежащем Germany ISET. Согласно описанию этого патента, такой инвертор имеет характеристики неравномерности регулирования, аналогичные таковым обычных синхронных генераторных установок. Соответственно, такой инвертор может работать в параллельном соединении с дизельным генератором или малым гидравлическим генератором или другими блоками генерирования мощности, которые имеют внешние характеристики синхронного генератора, чтобы сформировать микросеть с ними. В частности, в этой структуре микросети самосинхронизирующийся инвертор 306 находится в параллельном соединении с малым гидравлическим генератором 301, и они оба вместе участвуют в регулировании напряжения и частоты микросети. Теоретически, ограничение возможностей блока генерирования мощности возобновимой энергии периодического действия в микросети может быть значительно и эффективно улучшено в соответствии с этим решением. Однако в настоящее время это оборудование находится все еще в состоянии исследования, и нет никакого зрелого продукта, доступного на рынке.

Кроме того, возбудитель блока генерирования мощности в электрической сети предложен в вариантах осуществления настоящего изобретения. В частности, такая электрическая сеть является, главным образом, микросетью, и она может также быть основной сетью. Как показано на Фиг. 4a и 4b, возбудитель 406 блока генерирования мощности включает в себя контроллер 4061 возбуждения для генерирования сигнала возбуждения согласно первому управляющему сигналу и второму управляющему сигналу, полученному таким образом, и преобразователь 4062 для преобразования входной энергии из первого напряжения во второе напряжение согласно упомянутому сигналу возбуждения, и вывода ее к электродвигателю 407, соединенному с упомянутым возбудителем 406 блока генерирования мощности, причем упомянутый первый управляющий сигнал является информацией текущего состояния электродвигателя 407, то есть, информацией, относящейся к текущему условию электродвигателя 407, которое может включать в себя одно или более из напряжения якоря электродвигателя, тока якоря электродвигателя и скорости вращения ротора электродвигателя, и упомянутый второй управляющий сигнал включает в себя частоту электрической сети и/или амплитуду напряжения электрической сети, возвращенный электрической сетью, где расположен возбудитель 406 блока генерирования мощности. Кроме того, информация текущего состояния упомянутого электродвигателя 407 включает в себя выходной вращающий момент электродвигателя T_L. Соответственно, выходной вращающий момент T_L электродвигателя должен быть рассмотрен, когда сигнал возбуждения генерируется контроллером 4061 возбуждения. При практической реализации каждый управляющий сигнал может быть получен возбудителем 406 блока генерирования мощности, используя датчик. Например, возбудитель 406 блока генерирования мощности получает напряжение V_a,b,c якоря его от электродвигателя переменного тока посредством множества датчиков. Для другого примера возбудитель 406 блока генерирования мощности получает напряжение электрической сети из PCC посредством множества датчиков, и затем частота f электрической сети отделяется от напряжения электрической сети.

Блок генерирования мощности (интеллектуальный блок мощности, SPU) возбуждается, например, источником энергии периодического действия или источником возобновимой энергии или источником возобновимой энергии периодического действия и т.д. Как показано на Фиг. 4c, в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения каждая из цепей SPU является синхронным блоком генерирования мощности, возбуждаемым источником возобновимой энергии периодического действия, внешние характеристики блока генерирования мощности являются такими же, как таковые других обычных блоков генерирования мощности (таких как малый гидравлический генератор, дизельный генератор, и т.д.), и эти цепи могут работать в параллельном соединении вместе так, чтобы поставлять мощность нагрузке 409, или в параллельном соединении с внешней электрической сетью 41. Конечно, в микросети, показанной на Фиг. 4c, обычные блоки генерирования мощности, такие как гидравлический генератор или дизельный генератор, и т.д., могут не содержаться в ней, вместо этого множество цепей SPU находятся в параллельном соединении и соединены в сеть для работы. Нужно отметить, что SPU, предоставленный вариантами осуществления настоящего изобретения, также способен подавать мощность к электрической сети стабильно, даже если источник энергии для возбуждения SPU, показанного на Фиг. 4b, имеет особенности, такие как нестабильная выходная мощность, флуктуации и т.д. В частности, каждая из цепей SPU 42, показанных на Фиг. 4b, включает в себя модуль 43 ввода энергии, модуль 405 хранения энергии и модуль 44 вывода энергии. В этом случае модуль 405 хранения энергии включает в себя систему хранения энергии, которая может быть свинцовой кислотной батареей, литиевой батареей, никель-металл-гидридной батареей или другими формами хранения энергии, и может также включать в себя устройство управления хранением энергии для получения информации о системе хранения энергии.

Модуль 43 ввода энергии включает в себя формы источников возобновимой энергии периодического действия, такие как фотогальванический, силы ветра, приливной и т.д., и выводит относительно стабильное нап