Преобразователи электроэнергии

Инжиниринговый центр «Автономная энергетика» МФТИ занимается разработкой, имитационным моделированием, программированием встраиваемых систем управления, наладкой и производством преобразователей следующих типов:

1. Преобразователи частоты

Представляют собой инновационное оборудование для эффективного решения вопросов энерго- и ресурсосбережения, обеспечения автоматизации технологических процессов в оборонной промышленности, энергетике, атомной промышленности, металлургии, нефтехимической, нефтегазовой отрасли, машиностроении, обладают улучшенными массогабаритными показателями и предназначены для регулирования частоты вращения асинхронного или синхронного высоковольтных электродвигателей. На базе преобразователей частоты может быть выполнен «Энергороутер», входное устройство Micrigrid.

2. Система бесперебойного питания переменного тока

Система бесперебойного питания переменного тока предназначена для обеспечения бесперебойного электроснабжения ответственных потребителей электроэнергией переменного тока промышленной частоты с заданным качеством электроэнергии.

3. Система накопления энергии

Система накопления энергии с одиночным преобразованием энергии, предназначенная для хранения энергии в блок аккумуляторных батарей с целью поддержания работоспособности энергосистемы в необходимом режиме.

4. Инверторы напряжения

Являются преобразователем постоянного тока в переменный и предназначены для использования в энергетике, промышленности и других отраслях, где имеется необходимость в источнике переменного тока. При организации систем гарантированного питания инверторы напряжения применяются совместно с аккумуляторными батареями и зарядными устройствами, которые выполняют функцию источника постоянного тока.

5. Инверторы для возобновляемых источников энергии

Инвертор – преобразователь постоянного (DC) напряжения (вырабатываемого «чистыми», «зелёными» источниками электроэнергии – солнечными батареями, ветроустановками или микроГЭС) в переменное (AC) напряжение с характеристиками сети 220 В или 380 В – является одним из главных элементом всех систем с ВИЭ.

В зависимости от типа и масштаба станции, инверторы подразделяются на предназначенные для:

• автономных (внесетевых) установок мощностью до сотен кВт, питающих 1- или 3-фазную нагрузку при отсутствии внешних электросетей, включающих накопитель –АКБ;

• сетевых установок и электростанции до сотен МВт, функционирующих на основе ВИЭ и обеспечивающих синхронную выдачу мощности в распределительные электросети, согласование и управление параметрами режима, интеграцию генерирующих объектов ВИЭ и их систем контроля, защиты и управления в энергосистему.

• гибридных установок, сочетающих возможности первых двух типов и обеспечивающих параллельную работу нескольких разнотипных источников соизмеримой мощности (СЭС, ВЭС, микро-ГЭС и др.).

6. Зарядно-выпрямительные устройства

Являются статическими преобразователями трехфазного переменного напряжения в постоянное.

7. DC/DC преобразователи различных типов

DC/DC преобразователи широко используются для питания различной электронной аппаратуры. Применяются в устройствах вычислительной техники, устройствах связи, различных схемах управления и автоматики и др.

В части разработки микропроцессорных блоков управления Инжиниринговый центр «Автономная энергетика» МФТИ предлагает следующие решения:

• Разработка микропроцессорных систем управления силовой преобразовательной техникой на основе микроконтроллеров STMicroelectronics семейства STM32H7, STM32F7, которые базируются на высокопроизводительном 32-битном RISC-контроллере Arm® Cortex®-M7, работающем на частоте до 400 МГц.

• Разработка микропроцессорных систем управления силовой преобразовательной техникой на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС, FPGA).

• Разработка микропроцессорных систем управления силовой преобразовательной техникой на базе микроконтроллеров отечественного производства компаний АО ПКК «МИЛАНДР», АО «НИИЭТ».

В части моделирования систем энергетики в реальном времени (RTDS):

RTDS – это специализированный комплекс, предназначенный для изучения стационарных режимов и электромагнитных переходных процессов в электроэнергетической системе (ЭС) в реальном масштабе времени. Исследования ЭС высокого напряжения переменного (HVAC) и постоянного (HVDC) тока выполняются путем цифрового моделирования процессов с использованием алгоритмов, аналогичных тем, что используются в программах типа EMTP (Electromagnetic Transients Program).

RTDS позволяет решать следующие задачи:

• полный цикл проверки релейной защиты, единой защиты и схем управления;

• полный цикл проверки систем управления для HVDC, SVC, TCSC и синхронных машин;

• разработка устройств FACTS и связанных с ней средств управления;

• изучение работы систем переменного тока, включая режим генерации и передачи электрической энергии;

• исследование взаимодействия оборудования для энергетики;

• изучение взаимодействия между объединенными AC/DC системами;

• обучение и тренировка инженерно-технического персонала объектов электроэнергетики;

• моделирование замкнутых систем защиты и управления;

• моделирование Smartgrid и распределенной генерации;

• моделирование физических устройств совместно с вычислениями внутри программно-аппаратного комплекса.

В части стендовой базы:

Испытательный стенд с вводом трехфазной сети суммарной мощностью 160 кВА позволяет провести физические эксперименты разработанных силовых статических преобразователей электрической энергии, а также систем электроснабжения в целом, проводить моделирование изолированного поселка, выполнять моделирование электроснабжения изолированных территорий в различных конфигурациях энергоустановок (в том числе прогнозируемая выработка ВИЭ). На соответствующем участке выполняется сборка и пуско-наладочные работы ключевого оборудования, входящего в состав Microgrid, перед отправкой заказчику.