Դիզելային գեներատորների և էներգիայի կուտակիչների միջև կապի խնդրի վերլուծություն

Ահա դիզելային գեներատորների և էներգիայի կուտակման համակարգերի փոխկապակցվածության վերաբերյալ չորս հիմնական հարցերի մանրամասն անգլերեն բացատրությունը: Այս հիբրիդային էներգետիկ համակարգը (հաճախ անվանում են «Դիզել + կուտակիչ» հիբրիդային միկրոցանց) առաջադեմ լուծում է արդյունավետությունը բարելավելու, վառելիքի սպառումը կրճատելու և կայուն էներգամատակարարումն ապահովելու համար, սակայն դրա կառավարումը բավականին բարդ է:

Հիմնական խնդիրների ակնարկ

1. 100 մվրկ հզորության հակադարձ խնդիր. Ինչպես կանխել էներգիայի կուտակումը դիզելային գեներատորին էլեկտրաէներգիայի հետադարձ մատակարարումից և այդպիսով պաշտպանել այն։
2. Հաստատուն հզորություն. Ինչպես պահպանել դիզելային շարժիչի կայուն աշխատանքը իր բարձր արդյունավետության գոտում։
3. Էներգիայի կուտակման համակարգի հանկարծակի անջատում. Ինչպես հաղթահարել ազդեցությունը, երբ էներգակուտակման համակարգը հանկարծակի անջատվում է ցանցից։
4. Ռեակտիվ հզորության խնդիր. Ինչպես համակարգել ռեակտիվ հզորության բաշխումը երկու աղբյուրների միջև՝ լարման կայունությունն ապահովելու համար։

1. 100 մվրկ-ի հակադարձ հոսանքի խնդիրը

Խնդրի նկարագրությունը՝
Հակադարձ հզորությունը տեղի է ունենում, երբ էլեկտրական էներգիան հոսում է էներգիայի կուտակման համակարգից (կամ բեռից) դեպի դիզելային գեներատորի հավաքածուն: Դիզելային շարժիչի համար սա գործում է որպես «շարժիչ», որը շարժում է շարժիչը: Սա չափազանց վտանգավոր է և կարող է հանգեցնել.

• Մեխանիկական վնաս. Շարժիչի անկանոն աշխատանքը կարող է վնասել այնպիսի բաղադրիչներ, ինչպիսիք են շարժիչի ...
• Համակարգի անկայունություն. առաջացնում է դիզելային շարժիչի արագության (հաճախականության) և լարման տատանումներ, ինչը կարող է հանգեցնել անջատման։

Այն 100 մվրկ-ի ընթացքում լուծելու պահանջը գոյություն ունի, քանի որ դիզելային գեներատորներն ունեն մեծ մեխանիկական իներցիա, և դրանց արագության կառավարման համակարգերը դանդաղ են արձագանքում (սովորաբար վայրկյանների կարգի): Դրանք չեն կարող իրենց վրա հույս դնել այս էլեկտրական հետհոսքը արագորեն ճնշելու համար: Խնդիրը պետք է կատարվի էներգիայի կուտակման համակարգի գերարագ արձագանքող հզորության փոխակերպման համակարգի (PCS) կողմից:

Լուծում.

• Հիմնական սկզբունքը. «Դիզելային վառելիքը սկսվում է, կուտակիչը՝ հաջորդում»։ Ամբողջ համակարգում դիզելային գեներատորը գործում է որպես լարման և հաճախականության հղման աղբյուր (այսինքն՝ V/F կառավարման ռեժիմ), նման «ցանցին»։ Էներգիայի կուտակման համակարգը գործում է հաստատուն հզորության (PQ) կառավարման ռեժիմով, որտեղ դրա ելքային հզորությունը որոշվում է բացառապես գլխավոր կարգավորիչի հրամաններով։
• Կառավարման տրամաբանություն.
  1. Իրական ժամանակի մոնիթորինգ. Համակարգի գլխավոր կառավարիչը (կամ ինքնին պահեստային PCS-ը) մոնիթորինգ է անում ելքային հզորության վրա (P_դիզել) և դիզելային գեներատորի ուղղությունը իրական ժամանակում շատ մեծ արագությամբ (օրինակ՝ վայրկյանում հազարավոր անգամներ):
  2. Հզորության սահմանված արժեք. Էներգիայի կուտակման համակարգի հզորության սահմանված արժեքը (P_set) պետք է բավարարի՝P_load(ընդհանուր բեռի հզորություն) =P_դիզել+P_set.
  3. Արագ կարգավորում. Երբ բեռը հանկարծակի նվազում է, ինչը հանգեցնում էP_դիզելբացասական միտման հասնելու համար կարգավորիչը պետք է մի քանի միլիվայրկյանների ընթացքում հրաման ուղարկի պահեստային PCS-ին՝ անմիջապես նվազեցնելու դրա լիցքաթափման հզորությունը կամ անցնելու կլանող հզորության (լիցքավորման): Սա կլանում է ավելորդ էներգիան մարտկոցների մեջ՝ ապահովելովP_դիզելմնում է դրական։
• Տեխնիկական անվտանգության միջոցառումներ՝
  • Բարձր արագությամբ կապ. Դիզելային կառավարիչի, պահեստային PCS-ի և համակարգի գլխավոր կառավարիչի միջև անհրաժեշտ են բարձր արագությամբ կապի արձանագրություններ (օրինակ՝ CAN ավտոբուս, արագ Ethernet)՝ հրամանների նվազագույն ուշացումն ապահովելու համար։
  • PCS արագ արձագանք. Ժամանակակից կուտակիչ PCS սարքերն ունեն 100 մվ-ից շատ ավելի արագ արձագանքման ժամանակ, հաճախ՝ 10 մվ-ի սահմաններում, ինչը դրանք դարձնում է այս պահանջը լիովին բավարարելու կարող։
  • Ավելորդային պաշտպանություն. Կառավարման կապից բացի, դիզելային գեներատորի ելքում սովորաբար տեղադրվում է հակադարձ հզորության պաշտպանության ռելե՝ որպես վերջնական սարքային պատնեշ: Այնուամենայնիվ, դրա աշխատանքի ժամանակը կարող է լինել մի քանի հարյուր միլիվայրկյան, ուստի այն հիմնականում ծառայում է որպես պահեստային պաշտպանություն. միջուկի արագ պաշտպանությունը հիմնված է կառավարման համակարգի վրա:

2. Հաստատուն հզորություն

Խնդրի նկարագրությունը՝
Դիզելային շարժիչները գործում են վառելիքի առավելագույն արդյունավետությամբ և ամենացածր արտանետումներով իրենց անվանական հզորության մոտավորապես 60%-80% բեռնվածության սահմաններում: Ցածր բեռնվածությունները առաջացնում են «թաց կուտակում» և ածխածնի կուտակում, մինչդեռ բարձր բեռնվածությունները կտրուկ մեծացնում են վառելիքի սպառումը և կրճատում են ծառայության ժամկետը: Նպատակն է դիզելային վառելիքը մեկուսացնել բեռի տատանումներից՝ այն կայուն պահելով արդյունավետ սահմանված արժեքի վրա:

Լուծում.

• «Գագաթնակետային սափրում և հովտի լցոնում» վերահսկողության ռազմավարություն.
  1. Սահմանված բազային կետ. Դիզելային գեներատորի հավաքածուն աշխատում է իր օպտիմալ արդյունավետության կետում սահմանված հաստատուն ելքային հզորությամբ (օրինակ՝ անվանական հզորության 70%-ը):
  2. Պահպանման կանոնակարգ.
     • Երբ բեռի պահանջարկը > դիզելային վառելիքի սահմանված արժեք. Պակասուրդային հզորությունը (P_load - P_diesel_set) լրացվում է էներգիայի կուտակման համակարգի լիցքաթափմամբ։
     • Երբ բեռի պահանջարկը < դիզելային վառելիքի սահմանված արժեք՝ ավելցուկային հզորությունը (P_դիզելային_հավաքածու - P_բեռնվածություն) կլանվում է էներգիայի կուտակման համակարգի լիցքավորման կողմից։
• Համակարգի առավելությունները՝
  • Դիզելային շարժիչը աշխատում է անընդհատ բարձր արդյունավետությամբ, սահուն, երկարացնելով իր ծառայության ժամկետը և նվազեցնելով սպասարկման ծախսերը։
  • Էներգիայի կուտակման համակարգը հարթեցնում է բեռի կտրուկ տատանումները՝ կանխելով դիզելային վառելիքի բեռի հաճախակի փոփոխությունների հետևանքով առաջացած անարդյունավետությունը և մաշվածությունը։
  • Ընդհանուր վառելիքի սպառումը զգալիորեն կրճատվում է։

3. Էներգիայի կուտակիչի հանկարծակի անջատում

Խնդրի նկարագրությունը՝
Էներգիայի կուտակման համակարգը կարող է հանկարծակի անջատվել մարտկոցի խափանման, PCS-ի խափանման կամ պաշտպանության անջատումների պատճառով: Էներգիայի կուտակիչի կողմից նախկինում մշակվող էներգիան (անկախ նրանից՝ արտադրվում է, թե սպառվում) անմիջապես ամբողջությամբ փոխանցվում է դիզելային գեներատորին՝ ստեղծելով հզոր հոսանքի ցնցում:

Ռիսկերը՝

• Եթե ​​պահեստարանը լիցքաթափվում էր (բեռը պահում էր), դրա անջատումը ամբողջ բեռը փոխանցում է դիզելային վառելիքին, ինչը կարող է առաջացնել գերբեռնվածություն, հաճախականության (արագության) անկում և պաշտպանիչ անջատում։
• Եթե ​​կուտակիչը լիցքավորվում էր (կլանում էր ավելցուկային էներգիա), դրա անջատումը դիզելային շարժիչի ավելցուկային էներգիան անհասանելի է թողնում, ինչը կարող է հանգեցնել հակադարձ հզորության և գերլարման, ինչը նույնպես կհանգեցնի անջատման։

Լուծում.

• Դիզելային կողային պտտվող պահուստ. Դիզելային գեներատորի հավաքածուն չպետք է չափվի միայն իր օպտիմալ արդյունավետության կետի համար: Այն պետք է ունենա դինամիկ պահեստային հզորություն: Օրինակ, եթե համակարգի առավելագույն բեռը 1000 կՎտ է, իսկ դիզելային շարժիչը աշխատում է 700 կՎտ հզորությամբ, դիզելային շարժիչի անվանական հզորությունը պետք է լինի ավելի մեծ, քան 700 կՎտ + ամենամեծ պոտենցիալ աստիճանական բեռը (կամ կուտակիչի առավելագույն հզորությունը), օրինակ՝ ընտրված է 1000 կՎտ հզորությամբ բլոկ, որը ապահովում է 300 կՎտ բուֆեր կուտակիչի խափանման դեպքում:
• Արագ բեռնման կառավարում.
  1. Համակարգի իրական ժամանակի մոնիթորինգ. Անընդհատ մոնիթորինգ է իրականացնում պահեստավորման համակարգի կարգավիճակի և էներգիայի հոսքի վերաբերյալ։
  2. Խափանման հայտնաբերում. Հանկարծակի կուտակիչի անջատում հայտնաբերելիս գլխավոր կարգավորիչը անմիջապես արագ բեռի նվազեցման ազդանշան է ուղարկում դիզելային կարգավորիչին։
  3. Դիզելային արձագանք. Դիզելային կարգավորիչը անմիջապես գործում է (օրինակ՝ արագորեն նվազեցնելով վառելիքի ներարկումը)՝ փորձելով նվազեցնել հզորությունը՝ համապատասխանեցնելով այն նոր բեռին: Պտտման պահուստային հզորությունը ժամանակ է գնում այս ավելի դանդաղ մեխանիկական արձագանքի համար:
• Վերջին միջոցը. Բեռնվածության կրճատում. Եթե հոսանքի ցնցումը չափազանց մեծ է դիզելային շարժիչի համար, ամենահուսալի պաշտպանությունը ոչ կրիտիկական բեռների կրճատումն է՝ առաջնահերթություն տալով կրիտիկական բեռների և գեներատորի անվտանգությանը: Բեռնվածության կրճատման սխեման համակարգի նախագծման կարևորագույն պաշտպանության պահանջ է:

4. Ռեակտիվ հզորության խնդիր

Խնդրի նկարագրությունը՝
Ռեակտիվ հզորությունն օգտագործվում է մագնիսական դաշտեր ստեղծելու համար և կարևոր է փոփոխական հոսանքի համակարգերում լարման կայունությունը պահպանելու համար: Ե՛վ դիզելային գեներատորը, և՛ կուտակիչ PCS-ը պետք է մասնակցեն ռեակտիվ հզորության կարգավորմանը:

• Դիզելային գեներատոր. Կարգավորում է ռեակտիվ հզորության ելքը և լարումը՝ կարգավորելով դրա գրգռման հոսանքը: Դրա ռեակտիվ հզորության հնարավորությունները սահմանափակ են, և դրա արձագանքը դանդաղ է:
• Կուտակիչ PCS. Ժամանակակից PCS բլոկների մեծ մասը չորս քառորդանի է, ինչը նշանակում է, որ դրանք կարող են ինքնուրույն և արագ ներարկել կամ կլանել ռեակտիվ հզորություն (եթե դրանք չեն գերազանցում իրենց ակնհայտ հզորության վարկանիշը՝ kVA):

Խնդիր. Ինչպես համակարգել երկուսն էլ՝ համակարգի լարման կայունությունն ապահովելու համար՝ առանց որևէ միավորի ծանրաբեռնվածության։

Լուծում.

• Վերահսկողության ռազմավարություններ.
  1. Դիզելային վառելիքը կարգավորում է լարումը. Դիզելային գեներատորի հավաքածուն կարգավորված է V/F ռեժիմով, որը պատասխանատու է համակարգի լարման և հաճախականության հղման համար: Այն ապահովում է կայուն «լարման աղբյուր»:
  2. Պահեստավորումը մասնակցում է ռեակտիվ կարգավորմանը (ըստ ցանկության):
     • PQ ռեժիմ. Պահեստային սարքը մշակում է միայն ակտիվ հզորությունը (P), ռեակտիվ հզորությամբ (Q) դրված է զրոյի։ Դիզելային վառելիքն ապահովում է ամբողջ ռեակտիվ հզորությունը։ Սա ամենապարզ մեթոդն է, բայց ծանրաբեռնում է դիզելային վառելիքը։
     • Ռեակտիվ հզորության բաշխման ռեժիմ. Համակարգի գլխավոր կարգավորիչը ուղարկում է ռեակտիվ հզորության հրամաններ (Q_set) կուտակիչ PCS-ին՝ հիմնվելով հոսանքի լարման պայմանների վրա: Եթե համակարգի լարումը ցածր է, հրահանգեք կուտակիչին ներարկել ռեակտիվ հզորություն, եթե բարձր է, հրահանգեք կլանել ռեակտիվ հզորությունը: Սա թեթևացնում է դիզելային վառելիքի բեռը՝ թույլ տալով նրան կենտրոնանալ ակտիվ հզորության ելքի վրա՝ միաժամանակ ապահովելով լարման ավելի նուրբ և արագ կայունացում:
     • Հզորության գործակցի (ՀԳ) կառավարման ռեժիմ. Սահմանվում է նպատակային հզորության գործակից (օրինակ՝ 0.95), և կուտակիչը ավտոմատ կերպով կարգավորում է իր ռեակտիվ ելքը՝ դիզելային գեներատորի տերմինալներում ընդհանուր հզորության գործակիցը հաստատուն պահպանելու համար։
• Հզորության հաշվառում. Կուտակիչ համակարգիչը պետք է ունենա բավարար ակնհայտ հզորության (կՎԱ) չափսեր: Օրինակ, 500 կՎտ հզորությամբ համակարգիչը, որը արտադրում է 400 կՎտ ակտիվ հզորություն, կարող է ապահովել առավելագույնըքառ. ռենտ (500² - 400²) = 300 կՎարռեակտիվ հզորության։ Եթե ռեակտիվ հզորության պահանջարկը մեծ է, անհրաժեշտ է ավելի մեծ PCS։

Ամփոփում

Դիզելային գեներատորի և էներգիայի կուտակիչի միջև կայուն փոխկապակցվածության հաջող իրականացումը կախված է հիերարխիկ կառավարման վրա.

1. Ապարատային շերտ. Ընտրեք արագ արձագանքող կուտակիչ համակարգիչ և դիզելային գեներատորի կառավարիչ՝ բարձր արագությամբ կապի ինտերֆեյսներով։
2. Կառավարման շերտ. Կիրառվում է «Դիզելային վառելիքը սահմանում է V/F, իսկ պահեստայինը՝ PQ» հիմնարար ճարտարապետությունը: Բարձր արագության համակարգի կարգավորիչը կատարում է իրական ժամանակում հզորության բաշխում՝ ակտիվ հզորության «գագաթնակետային սափրման/հովտի լրացման» և ռեակտիվ հզորության աջակցության համար:
3. Պաշտպանության շերտ. Համակարգի նախագծումը պետք է ներառի համապարփակ պաշտպանության պլաններ՝ հակադարձ սնուցման պաշտպանություն, գերծանրաբեռնվածությունից պաշտպանություն և բեռի կառավարման (նույնիսկ բեռի անջատման) ռազմավարություններ՝ պահեստարանի հանկարծակի անջատումը կարգավորելու համար։

Վերը նկարագրված լուծումների միջոցով ձեր բարձրացրած չորս հիմնական խնդիրները կարող են արդյունավետորեն լուծվել՝ կառուցելու արդյունավետ, կայուն և հուսալի դիզելային էներգիայի կուտակիչ հիբրիդային էներգետիկ համակարգ։