Akumuliatorių iš mažos galios vėjo elektrinių įkrovimas = Battery charging from low capacity wind power stations

Abstract

Naudojant mažos galios autonomiškai dirbančias vėjo elektrines svarbu užtikrinti nepertraukiamą elektros energijos tiekimą. Energijos rezervą galima kaupti įprastuose palyginti nebrangiuose rūgštiniuose akumuliatoriuose. Šio darbo tikslas – sudaryti akumuliatorių įkrovimo iš mažos galios vėjo elektrinių reguliavimo algoritmą bei įvertinti skirtingų tipų įkroviklių energinį efektyvumą. Akumuliatorius siūloma įkrauti trim etapais. Pirmojo – pagrindinio įkrovimo pastovia srove – etapo metu kraunama pastovia akumuliatoriaus talpai proporcinga srove. Antrajame – papildomo įkrovimo pastovia įtampa – etape kraunama pastovia 14,5 V įtampa. Trečiajame – krūvio palaikymo – etape akumuliatorius paliekamas prijungtas prie pažemintos 13,8 V įtampos. Akumuliatorių įkrovimas iš vėjo elektrinės įjungiamas, kai elektrinės asinchroninio generatoriaus įtampa viršija 140 V. Mažų įtampų srityje mažėjant generatoriaus įtampai mažinama akumuliatorių įkrovimo srovė. Dėl nepastovaus vėjo elektrinės darbo antrojo – papildomo įkrovimo pastovia įtampa – etapo siūloma nereguliuoti pagal laiką, bet reguliuoti pagal akumuliatorių įkrovimo srovę. Įkrauti kiekvieną kartą pradedama tolygiai didinant įkrovimo įtampą (srovę). Taip išvengiama staigių įkrovimo srovės ir vėjo elektrinės apkrovos svyravimų. Tyrinėti trijų tipų įkroviklių – tolydinių, impulsinių ir keitiklinių – energiniai rodikliai. Tolydiniai įkrovikliai turi žemo dažnio į elektros tinklą tiesiogiai jungiamą žeminantįjį transformatorių ir tolydinį akumuliatorių įkrovimo įtampos (srovės) reguliatorių. Impulsiniai įkrovikliai taip pat turi žemo dažnio transformatorių ir impulsinį įkrovimo įtampos (srovės) reguliatorių. Keitikliniai įkrovikliai turi paaukštinto dažnio impulsinį transformatorių, jungiamą į iš elektros tinklo tiesiogiai maitinamą impulsinį keitiklį-reguliatorių

When using low capacity autonomous wind power stations it is important to ensure uninterrupted supply of electric power. The energy reserve can be stored in conventional relatively cheap lead-acid batteries. The objective of this work is to draw a regulation algorithm of charging batteries from low capacity wind power stations and evaluate energy efficiency of battery chargers of different types. It is suggested to charge batteries in three stages. During the first main stage of charging with constant current it is done by constant current – proportional to battery capacity. During the second stage of additional charging with constant current 14,5 V voltage if used for charging. In the third charge maintaining stage the battery is left connected to a lowered voltage of 13,8 V. Battery charging from a wind power station is switched on when the voltage of station asynchronous generator exceeds 140 V. In the area of low voltages when generator voltage decreases, battery charging current is decreased as well. Due to variable wind power station operation, it is suggested not to regulate the second stage of additional charging with constant voltage by time, but regulate it according to the current of battery charging. Every time the charging is initiated by gradual increase of charging voltage (current). This helps to avoid abrupt variations of charging current and wind power station load. Energy indicators of three types of chargers – continuous, pulse and converter types were analysed. Continuous chargers have a step-down transformer of low frequency which is directly connected to the mains and a continuous voltage (current) regulator of battery charging. Pulse chargers also have a low frequency transformer and an pulse regulator of charging voltage (current). Converter chargers have a pulse transformer raised frequency, connected to an pulse changer-regulator supplied directly from the mains. Converter chargers have the best energy rates