WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 11 |

Автономный инвертор, повышающий эксплуатационные характеристики солнечных электростанций апк

-- [ Страница 3 ] --

млрд кВтч Рисунок 1.3 – Потребление природных ресурсов России КПД солнечных элементов на основе монокристаллического кремния достигает 20–25% при концентрации в 10–100 солнца и рабочей температуре 250 оС. При большей концентрации эти СЭ требуют принудительного охлаждения, так как их КПД существенно снижается с ростом температуры (на 1/3 при повышении температуры на 100 оС). Значения КПД каскадных СЭ на основе GaAs составляют около 30 % при концентрации в 500–1000 солнц и при реальных рабочих температурах 60–80 оС. Солнечные батареи, обеспечивающие двустороннюю чувствительность солнечного модуля, по своим характеристикам являются одними из лучших солнечных батарей из монокристаллического кремния. Использование модулей с двухсторонней чувствительностью при освещении тыльной стороны отраженным светом можно получить примерно на 15–20% больше энергии с заданной площади модуля, а также их эксплуатация возможна и без дополнительного охлаждения [55].

Как видно из рисунка 1.4, около 40 % от стоимости солнечной фотоэлектрической установки (СФЭУ) составляет стоимость аккумуляторных батарей. Поэтому использование СФЭУ как резервного источника питания часто не целесообразно. Одним из основных функциональных узлов является АИ, осуществляющий согласование параметров электроэнергии между СФЭУ и сетью. Как видно из диаграммы, инверторы имеют не высокую стоимость, однако их эксплуатационно-технические характеристики существенно влияют на характеристики солнечных электростанций в целом.

стоимость, тыс.руб Рисунок 1.4 – Зависимость стоимости солнечных электростанций и отдельных элементов от мощности На сегодняшний день стоимость элементов солнечных электростанций изменяется в зависимости от мощности и производителя оборудования.

Быстрое развитие альтернативной энергетики в Краснодарском крае, в частности гелиоэнергетики поддерживается рядом причин [43]:

– Краснодарский край – один из немногих регионов России, обладающий значительными ресурсами солнечной энергии (см. рисунки 1.5, 1.6).

Технический потенциал производства тепла – 81,8 млн т.у.т., электроэнергии 5,8 млн т.у.т.;

– растет дефицит собственных традиционных топливно-энергетических ресурсов;

– динамика роста стоимости электроэнергии и тепла значительно повышает инвестиционную привлекательность проектов по ВИЭ;

Рисунок 1.5 – Суммарное солнечное излучение на горизонтальную поверхность на территории Краснодарского края, (Вт ч)/м Среднемесячная облачность Рисунок 1.6 – Среднемесячная облачность по Краснодарскому краю – строительство гелиоустановок горячего водоснабжения для жилых зданий и курортных объектов позволяет ежегодно замещать 1,5 млн т.у.т. органического топлива, что составляет около 10 % от суммарного годового краевого потребления теплоэнергоресурсов.

Для Краснодарского края имеющего повышенный уровень среднегодового солнечного излучения (1250–1450 Вт ч/м2) и среднемесячную облачность в пределах 50–60%, перспективным направлением является применения СФЭС в качестве основных источников электроэнергии. На сегодняшний день подключение СФЭС к системам электроснабжения объектов АПК и выполнение ими функции источника электроэнергии при наличии солнечной радиации – выполнимое техническое действие.

На рисунке 1.7 приведены различные варианты схем бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергии, выполненные с использованием ВИЭ, в том числе с СФЭС.

ДЭС ВЭУ

ВЭУ СФЭС

АВР АВР

ВЭУ СФЭС

Рисунок 1.7 – Системы бесперебойного электроснабжения на базе ВИЭ Электроснабжение потребителей по схеме, приведнной на рисунке 1.7, а, осуществляется по основной линии W1 от подстанции Б. Вторая линия электропередачи, по которой питание потребителей осуществляется от ДЭС, является резервной. При автоматическом отключении линии W1 от устройства АВР включается выключатель Q3. Таким образом вновь подается питание потребителям.

На схеме представленной на рисунке 1.7, б, питание потребителей осуществляется от трансформаторов Т1 или Т2. При автоматическом отключении одного из трансформаторов от схемы АВР включаются выключатели Q1 или Q3 и Q5 (при отключении T1) или Q6 (при отключении Т2).

Трансформаторы Т1 и Т2 включены на разные системы шин (рисунок 1.7, в). Шиносоединительный выключатель Q5 нормально отключен. При аварийном отключении любого из рабочих трансформаторов от схемы АВР автоматически включается выключатель Q5, что подключает нагрузку шин, потерявших питание, к оставшемуся в работе трансформатору. Если мощность одного трансформатора недостаточна для питания всей нагрузки подстанции, то при действии АВР должны приниматься меры для отключения части наименее ответственных потребителей. Для наиболее ответственных потребителей предусмотрено подключение СФЭС к шинам питания, что обеспечивает электроснабжение потребителей на время работы АВР.

Подстанция В (рисунок 1.7, г) нормально питается радиально от подстанции А. При аварийном отключении линии устройство АВР отключает Q и подключает ВЭС или СФЭС в зависимости от степени заряженности резервных аккумуляторов станций ВИЭ.

1.3 Основные недостатки автономных инверторов солнечных электростанций и задачи исследований Конструктивно СФЭУ содержит (рисунок 1.8):

– солнечную батарею (СБ), выполненную на фотоэлементах;

– автономный инвертор (АИ), выполненный на полупроводниковых приборах, как правило, в своей конструкции, содержащей трансформатор;



– аккумуляторную батарею (АБ);

– систему управления и защиты (СУЗ).

Рисунок 1.8 – Структурная схема СФЭУ с подключнной нагрузкой Солнечные батареи преобразуют энергию солнечного излучение в электрическую энергию постоянного тока. АИ преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока, а его трансформатор осуществляет согласование напряжения СБ с напряжением нагрузки Н. Аккумуляторные батареи являются резервным источником питания. Система управления и защиты обеспечивает стабилизацию напряжения, переход питания нагрузки от резервного источника и защиту устройства от аварийных режимов работы.

В преобразователях напряжения наибольшее распространение получили мостовые схемы двухтактных инверторов (рисунок 1.9). Такие схемы имеют несложные системы управления, обеспечивающие стабилизацию напряжения в широком диапазоне. Для получения трхфазной системы напряжений могут применяться три однофазных мостовых схемы, системы управления которых должны быть синхронизированы и обеспечивать угол сдвига фаз 120о.

Рисунок 1.9 – Принципиальная силовая электрическая схема двухтактного автономного инвертора Лучшие ЭТХ имеет трхфазная схема автономного инвертора, показанVT Рисунок 1.10 – Принципиальная силовая электрическая схема трехфазного инвертора напряжения с подключенной нагрузкой по схеме «звезда» и «треугольник»

Основным недостатком рассмотренных схем является низкая наджность работы, особенно при использовании однофазных инверторов для получения трхфазных систем напряжения. Схема трхфазного инвертора (ривх сунок 1.10) имеет небольшой диапазон стабилизации, преимущественно при несимметричных режимах работы, а также повышенную массу выходных фильтров.

Поэтому целью диссертационной работы является улучшение эксплуатационно-технических характеристик автономных инверторов солнечных фотоэлектрических электростанций за счет использования в их конструкции однофазно-трхфазного трансформатора с вращающимся магнитным полем.

1.4 Выводы и задачи исследования 1. Таким образом, анализ работы систем электроснабжения показал, что снижение качества электроэнергии, в том числе отклонение параметров от номинальных и перерывы в электроснабжении, может приводить к значительным ущербам в сельскохозяйственном производстве. Кроме того, ограниченный ресурс природных видов топлива и ввиду этого постоянный рост тарифов на энергоносители открывают широкие перспективы в использовании ВИЭ.

2. Краснодарский край является подходящим регионом для использования СФЭУ, так как здесь 2400 солнечных часов в году и с мая по сентябрь среднемесячная облачность находится в пределах 55 %.

3. Основным недостатком автономных инверторов, применяемых в СФЭУ является низкая наджность работы, в особенности при использовании однофазных инверторов для получения трхфазных систем напряжения.

Схема трхфазного инвертора имеет небольшой диапазон стабилизации, преимущественно при несимметричных режимах работы, а также повышенную массу выходных фильтров.

На основании поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:

1. Провести анализ эксплуатационно-технических характеристик структурно-схемных решений эксплуатируемых автономных инверторов фотоэлектрических солнечных электростанций.

2. Разработать конструкцию обмоток однофазно-трхфазного трансформатора с вращающимся магнитным полем.

3. Разработать функциональную схему автономного инвертора на базе однофазно-трхфазного трансформатора с вращающимся магнитным полем.

4. Провести компьютерное моделирование физических процессов, протекающих в силовой схеме автономного инвертора.

5. Провести экспериментальные исследования автономного инвертора на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем.

6. Провести расчт экономической эффективности по внедрению в производство автономного инвертора на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем.

2 СТРУКТУРНО-СХЕМНЫЕ РЕШЕНИЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ

ПОЛОЖЕНИЯ ПО РАСЧЁТУ АВТОНОМНЫХ ИНВЕРТОРОВ

НА БАЗЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ С ВРАЩАЮЩИМСЯ

МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ

2.1 Конструкция и особенности работы трансформаторов с вращающимся магнитным полем Equation C ha pter 2 Section На рисунке 2.1 изображена конструкция магнитной системы, где показаны сердечник 1 и тороидальная часть 2 магнитопровода. На рисунке 2. представлена электрическая схема и векторные диаграммы, поясняющие принцип работы ТВМП, в том числе стабилизация его выходного напряжения [46].

Рисунок 2.1 – Конструкция магнитной системы Трансформатор с вращающимся магнитным полем выполнен на двух первичных обмотках А1х1, А2х2, и имеет одну вторичную обмотку В1у1. При этом первичные обмотки сдвинуты одна относительно другой в пространстве на 90 эл. град и подключены между собой через фазосдвигающий конденсатор Сф, который обеспечивает сдвиг фаз напряжений U11 и U12 относительно друг друга на угол 1 = 90о (рисунок 2.2, а, б,). Первичная обмотка размещается на тороидальной части, а вторичная обмотка – на сердечнике.

Рисунок 2.2 – Трансформатор с вращающимся магнитным полем:

а) – принципиальная электрическая схема; б) – векторные диаграммы, поясняющие принцип работы Напряжение на вторичной обмотке трансформатора определяется геометрическим сложением векторов напряжений U11 и U12, и для угла 1 будет определяться вектором напряжения U21 (рисунок 2.2, б). В этом случае МДС первичных обмоток равны и при условии синусоидальности токов, протекающих по обмоткам, вращающееся магнитное поле будет круговым.

Если же, к примеру, снизить емкость фазосдвигающего конденсатора Сф, то и уменьшится угол сдвига фаз между векторами напряжений U11 и U12, т.е. 2 1, результирующее напряжение будет увеличиваться и определяться вектором напряжения U’21 (рисунок 2.2, б). Но в этом случае вращающееся магнитное поле будет иметь форму эллипса [30].

Трансформатор с вращающимся магнитным полем можно использовать для получения многофазного выходного напряжения. На рисунке 2.3 показана схема однофазно-трхфазного ТВМП.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 11 |
 

Похожие материалы:

« САМСОНОВ Юрий Алексеевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МОНОРЕЛЬСОВЫХ ВНУТРЕННИХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ ПРЕДПРИЯТИЙ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ЛИНЕЙНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ 1 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель доктор технических наук, профессор А.П. Епифанов Санкт-Петербург – Пушкин - 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………….………5 ГЛАВА ...»

« БАРАКИН Николай Сергеевич ПАРАМЕТРЫ ОБМОТКИ СТАТОРА И РЕЖИМЫ АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА, ПОВЫШАЮЩИЕ КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОЧВЕННОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ Специальность: 05.20.02. - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ...»

«СПИРИДОНОВ АНАТОЛИЙ БОРИСОВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДРАЖИРОВАНИЯ СЕМЯН ЛЬНА-ДОЛГУНЦА Специальность 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: д.т.н., профессор Касаткин Владимир Вениаминович Ижевск – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………. 5 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА…………………………………………. 8 1.1 Состояние и перспективы развития льняного ...»

« ВОЛКОВ ВЛАДИМИР СЕРГЕЕВИЧ РАЗРАБОТКА РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СПОСОБА МЕХАНОАКТИВАЦИИ ВИТАМИНИЗИРОВАННОЙ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ Специальность: 05.20.02. – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: д.т.н., профессор Беззубцева М.М. Санкт-Петербург 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………. 4 Глава 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ...»

« Еремочкин Сергей Юрьевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОБИЛЬНЫХ МАШИН В АПК НА ОСНОВЕ ВЕКТОРНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Халина Т.М. Барнаул - 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. Введение Глава 1. Обоснование выбора типа электродвигателя и анализ существующих методов ...»

« Хныкина Анна Георгиевна ОБОСНОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ НИЗКОВОЛЬТНОГО АКТИВАТОРА ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЛУКА Специальность: 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель к.т.н., доцент кафедры физики Рубцова Елена Ивановна Ставрополь 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ стр. ВВЕДЕНИЕ 4 АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЙ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ 10 1 ПРЕДПОСЕВНОЙ ...»

« ВАЛЕЕВ РУСЛАН АЛЬФРЕДОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЛУЧЕНИЯ МЕРИСТЕМНЫХ РАСТЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕТОДИОДНЫХ УСТАНОВОК Специальность 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: 1 Доктор технических наук, профессор Кондратьева Н.П. Ижевск 2014 2 Оглавление ВВЕДЕНИЕ 1.АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ВЫРАЩИВАНИЯ МЕРИСТЕМНЫХ РАСТЕНИЙ И ИСТОЧНИКОВ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ...»

« Нигматулин Ильдар Дагиевич ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ, ОСНАЩЕННЫХ ГАЗОБАЛЛОННЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Володин В.В. Саратов – 2014 2 Содержание СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1 1.1 Системы ...»

« Кожевников Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО КОТЕЛЬНОГО БИОТОПЛИВА ИЗ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ И НЕФТЕХОЗЯЙСТВ 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства Диссертация на соискание степени кандидата технических наук научный руководитель: д.т.н., профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки РФ Стребков Д.С. Москва – 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ Введение ………………………………………………………………………………………. 6 Актуальность ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.