Күн электр станцияларының түрлері және оны модернизациялау

волть-амперлік сипаттамасының жоғары шектері (фототүрлендіргіштің тогының сәулелену қуатына байланысты), жарықтың өсуіне байланысты бос жүріс режимінің кернеуі логарифмдік артады (қанығу болмайды). Мұндай фотоэлементтердің ПӘК монокристалдық фототүрлендіргіштердің ПӘК бірдей болады.

Күн фотоэлементтері белгілі  бір сұлба бойынша монтаждалған және электрлік байланыста болады, күн фотобатереясын құрайды. Фотобатареялар басқа жеке фотоэлементтерге қарағанда коммутациялық шығындар мен фотоэлементтерінің вольт-амперлік сипаттамалары бірдей болғандықтан, төмен ПӘК болады, соның есебінен оларды батареяға жалғағанда әрбір фотоэлементтің жұмыс режимінің бұзылуына әкеледі.

Күн фотоэлектрстанцияларының бақылаушы жетектері екі координаталар  осі

бойынша жұмыс істейді. Жоғарыда СФЭС бағыттары үшін электр жетектерінің жүйелері түрлері көрсетілді. Қазіргі уақытта компьюторлық басқару жоғары дәлдікті, ілу бұрышы кең және жоғары сенімділікті қамтамасыз ететін энергетикалық гелиоқондырғылардың барлық түрлері үшін, келісім датчиктеріне кейін қалып отыр. Қазіргі уақытта келісім

датчиктері турбогенраторлық гелиоқондырғылардың бақылаушы  электр жетектерінде және фототүрлендіргіштер базасындағы гелиоқондырғылардың бақылауша электр жетектерінде кең орын алған.

Қазіргі уақытқа дейін адымды электр жетек күрделі, қымбат эәне энергетикалық тиімді емес болып саналған. Сонымен бірге КЭС тұрақты токты өңдейді, сонан соң оны айнымалы токқа айналдыру қажет. Осыны негізге ала отырып, КФЭС күнді бақылаушы үрдістерін жүргізу үшін, тиімді фотодатчикпен кезеу жүйесінен басқарылатын тұрақты ток электр жетегі болады деп, қорытынды жасауға болады.

Күнді үзіліссіз автобақылау  режиміндегі тұрақты ток қозғалтқыштарын

қоректендіру үшін, күштік түрлендіргіштер ретінде тиристорлық түрлендіргіш, күшейткіш режимінде жұмыс істейтін транзисторлардағы түрлендіргіш, транзисторлардағы ендікті импульстік түрлендіргіштер қолданылуы мүмкін. Экономикалау көзқарасымен қарасақ энергиясы ең тиімді емес түрлендіргіш ретінде күшейткіш режимінде жұмыс істейтін транзисторлардағы түрлендіргіш болып табылады. Мұндай сұлбаның ПӘК төмендегі теңдеумен анықталады:

Жылдамдық бойынша қор  коэффициенті 10 тең болғанда, бақылау режиміндегі ПӘК-і 10%-ен аспайды, бұл өте тиімсіз болып табылады. Бірақ практикада мұндай гелиоқондырғылардың электр жетегінде кернеуді реттеу тәсілі өте кең таралған, ол пайдаланудың қарапайымдылығы мен сенімділікпен түсіндіріледі. Тиристорлық түрлендіргішті қолдану үшін, айнымалы токты түрлендіргіш кірісне беру мүмкіндігі болу керек. Егер гелиоқондырғы тұрақты токты өндіретін және оны айнымалы токқа

айналдыратын автономды  қоректендіру көзі ретінде жұмыс  істейтін болса, онды тирсторлық түрлендіргіштің ПӘК ғана емес, сонымен бірге инвертордың да ПӘК ескеру қажет. Бұл тиристорлардың энергетикалық тиімділігіне күмән келтіреді. Сонымен бірге қозғалтқыштарды қолданатын гелиоқондырғылардың қуаты 1кВт-ан көп аспайды. Тиристорлы түрлендіргіштің шығысында тегістегіш реакторды қолдану қажеттілігі

жүйенің динамикасын жақсарту үшін, жылдамдық пен ток бойынша  кері байланысты қажет етеді. Сонымен төменде көрсетілген бір контурлы басқару жүйесімен шектелуге болмайды. Ең көп қызығушылық ендікті импульсті түрлендіргіштерде жатыр. Қазіргі жартылай өткізгішті приборлар коммутация жиілігін 20 кГц және одан жоғары қамтамасыз ете алады. Бұл қондырылған тегістегіш реакторлардағы электр механикалық уақыт тұрақтысы төрт есе көп болса жеткілікті. Бірақ коммутация жиілігінің

артуына байланысты транзисторлық  кілттер мен қозғалтқыштың магнит өрісінде шығындар артады.Ендікті импульсті түрлендіргіштердің негізгі кемшілігі басқару күрделілігі менсалыстырмалы сенімділігі болып табылады.Бақылаушы электр жетегінің бір контурлы құрылымдық басқару жүйесін құру көптеген гелиоқондырғылар үшін жеткілікті. Жоғары дәлдікті көрсеткіштерге қол жеткізу үшін, жылдамдық бойынша теріс кері байланысты кіргіземіз. Мұнымен бірге инерциялық емес кернеу түрлендіргіштері  үшін, пропорционалды жылдамдықтар регуляторы ұсынылған, ал кейде түрлендіргіштің инерциялылығын ескермеу болмаса, онда пропорциональды-дифференциальды регулятор ұсынылады. Және де ең көп көңіл жетектің механикалық бөлігіндегі люфтті қарымталау тәсіліне бөлінеді. Мұндай жағдайда төмендегідей қарымталау тәсілдері қарастырылады: механикалық торсиондық қондырғыларды қолдану, шығыс білігінде фрикциалық тежегішті қолдану, көп қозғалтқышты бақылаушы электр жетегін қолдану. Барлық жоғарыда көрсетілген тәсілдер қуаттың қосымша шығынына, электр жетек жүйесінің күрделенуіне және оның құнының жоғарылауына әкеледі. Энергетикалық гелиоқондырғыларда люфт рұқсат етілген бақылау қателігінен аз болады. Сондықтан егер механикалық есептеулер механикалық бөлігінде пайда болатын механикалық соққыларды көрсетсе, онда люфтті қарымталаудың барлық тәсілдерінен бас тарту қажет.Күн фотоэлектрлік станция үшін, күнді адымдық бақылау режиміндегі фотодатчиктері бар күнге бағыттау жүйесіне басқарылатын релелік бақылаушы тұрақты ток электр жетегін қолданған тиімді.Өнеркәсіптегі техникалық прогресс технологиялық процестер, олардың тағайындалуы бойынша механизмдер мен әрекет ету принциптерінің көптүрлілігінің ұлғаюымен, өндірістік процестердің режимдік сипаттамаларының қаталдығымен, технологиялық циклдің қысқаруымен, өңдеу дәлдігін жоғарылатумен қатар жүреді. Бұл жағдайларда энергияны алып жүруші ретінде электр энергиясының артықшылығы, оның өзіне тән қасиеттері бойынша жоғары өндірістік еңбек құралдарын және осы техникалық

прогресті қамтамасыз ететін жаңа технологиялар жасау мәселелеріне толық сәйкес келеді.

Электр энергиясының бірден-бір негізгі тұтынушылары - электр жетегі –машинаның жұмысшы органдарын қозғалысқа келтіретін және оның технологиялық процесін басқаратын электр механикалық құрылғы.Қазіргі заманғы өнеркәсіптік және ауыл шаруашылығы өндірісіндегі технологиялық процестердің көпшілігі электр механикалық түрлендіру көмегімен алынатын механикалық энергияның көмегімен іске асады. Энергияны электр механикалық түрлендіру жүйесінің, электр жетегінің кемелдену нәтижесі қоғамдық өндірістің тиімділігімен байланысты.Кемелденген электр жетегін жасау электр механикалық құрылғыны және технологиялық процестің ерекшелігін есепке алып оны басқару жүйесін, машина жұмысының шарттары мен осы процесте әрекет ететін оның бөлек механизмдерін таңдау бойынша принциптік шешімдерді қабылдауға негізделген. Бұл технологиялық процестердің көптігімен, олардың өзара байланысуымен және олардың халық шаруашылығының әртүрлі салаларына жатуымен түсіндіріледі. Сонымен бірге, бір технологиялық процесте көптеген әртүрлі жұмысшы машиналары қатысуы мұмкін, сол сәтте бір машинаның өзі тіпті бөлек технологиялық процестерде жұмыс істеуі мүмкін. Келісілген жұмысшы бөліктері бар механикалық құрылғы ретінде анықталатын, энергияны, материалдар мен ақпаратты түрлендіру үшін белгілі бір мақсатқа бағытталған қозғалыстарды орындайтын машиналар атқаратын функцияларының түрі бойынша энергияны түрлендіру үшін алдын-ала тағайындалған энергетикалық (мысалы, электр қозғалтқыштары, электр генераторлары, турбиналар, және т.б.) және еңбек өнімінің пішінін, қасиетін, күйін өзгертуді немесе ақпаратты жинау, қайта өңдеу және қолдануды орындайтын жұмысшы болып екіге бөлінеді. Жұмысшы машиналарға технологиялық машиналар – құралдар (металл кесуші станок типтері, ауыл шаруашылығы, тігін, құрылыс машиналары) жатады. Берілген күштер әсерімен белгілі бір мақсаттағы қозғалыстарды жасайтын қозғалмалы - қосылған денелердің бір тұтастығы ретінде механизмдер басты (жұмысшы) немесе басты қозғалыспен бірге технологиялық немесе көтеру - транспорттық амалдарды іске асыратын көмекші қозғалыстарды орындайды. Атап өту керек, белгілі бір механизм әртүрлі технологиялық немесе жұмысшы машиналар құрамында болуы мүмкін.

Бақылау электр жетегінің  басқару жүйелері (БЭЖ БЖ) – кірісте уақыт

бойынша өзгеретін айнымалы сигналды қабылдайтын және шығыста  оны бақылау қателігі берілген мәннен жоғарлап кетпес үшін өңдейтін тұйық динамикалық жүйе. Өндірістік механизмнің бақылау электр жетегі тағайындалуы бойынша бұрышпен бақылау электр жетегі немесе ЖМАО сызықты орын ауыстыруы болып бөлінеді. Қолданылуы бойынша электрлі тұрақты токты және айнымалы токты қозғалтқыштар, басқару жүйесі бойынша қосындылау күшейткіштерінен тұратын жүйе және координатты бағыныңқы реттеу жүйесі, әсер ету принципі бойынша аналогты, дискретті (релелік және импульсті) және санды жүйелер болып бөлінеді. БЭЖ БЖ кірісінде уақыт бойынша өзгеретін бұрыш түріндегі және объектіні талап

етілген заңмен басқаруды қамтамасыз ететін беру әсері (БӘ) берілген. Электр жетегі мен басқару объектісіне беру әсерінен басқа берілген басқару заңынан реттеу шамасының ауытқуы болатын әртүрлі сыртқы қоздырушы әсерлер ҚӘ әсер етеді. Сыртқы қоздыруға электр қозғалқыш білігінің жүктемесінің өзгеруі, ал ішкі қоздырғышқа БЭЖ БЖ құрылғыларына әсер ететін әртүрлі кездейсоқ кедергілер және өзгерістер жатады.

БЭЖ БЖ әсер етуі бойынша  қоздыру әсерлерімен және жүйенің параметрлерімен анықталатын қателігі төмен басқару әсерін толық өңдейтін астатикалық болып саналады. Басқарулар кезінде БЭЖ БЖ жұмысының дәлдігін зерттеулерде тұрақты үдеумен немесе

гармоникалық заңмен, тұрақты жылдамдықпен өзгертілген берілген сигналды қайта қалпына келтірудің дәлдігімен бағалайды.

БЭЖ БЖ орындау құрылғылары  ретінде тұрақты, айнымалы токты  тиристорлы және транзисторлы электр жетектері қолданылады. Тұрақты токты электр жетектерінде ТМҚ және ПБВ сериялық жоғарғы моментті қозғалтқыштар кең қолданылады. Олар білік моментінің инерциялары мен орамдардың индуктивтілігінің аздығына байланысты тез

әсерді қамтамасыз етеді, сонымен қатар номиналды мәнді  сегіз есе жоғарылататын жоғарғы іске қосу моменттермен қамтамасыз етеді.

Бақылау электр жетектерін қоректендіру өндірістік тізбекте 50Гц жиілікті айнымалы токпен және тұрақты токтың өзіндік қоректендіру көздерімен жүзеге асады. Аз қуатты электр жетектері 400 Гц жиілікті қоректендіру көзімен қоректенеді. Өлшеу, түрлендіргіш құрылғылары және аралық күшейткіштер 400 Гц жиілікті айнымалы токпен қоректенеді.

Сондықтан бұл құрылғылардың көлемі мен инерциялығы төмендетеді.

Шығыс координатындағы негізгі  кері байланыстың жүйесі қарапайым  түзетілмеген БЭЖ БЖ болып саналады. Оны пропорционалды реттеу жүйесі деп те атайды. БЭЖ БЖ синтездеу мен талдау кезінде шығыс координаты ретінде өлшеу құрылғысында қабылдағышпен өлшенетін координатты айтады. Егер қабылдағыш ЖМАО тәуелсіз орналасқан болса, онда біліктің орын ауыстыруы немесе айналу бұрышы шығыс координаты болып саналады. Көп жағдайда бақылау электр жетегінде өлшеу құрылғысындағы қабылдағыш қозғалтқыш білігіне орналасады, ал жоғарғы моментті

қозғалтқыштарда қабылдағыш қозғалтқышқа орналасады. Бұл жағдайда шығыс координаты ретінде айналу бұрышына немесе ЖМАО орын ауыстыруына сәйкес келетін қозғалтқыштың айналу бұрышы қолданылады.

Қазіргі заманғы ЭМС электр жетегі мен электр энергиясын генерациялау

ақпараттық жүйесін генерациялауды анаогтық басқару мен реттеу қондырғыларына қарағанда типтік арифметикалық және логикалық функцияларды орындайтын микроконтроллерлік құралдар құрайды. Қазіргі микро-контроллерлер бір кристалды микро-ЭВМ, сандық сигналдау процессорлары, интегралдау қондырғылар қатарының:

аналогты датчик сигналын енгізу үшін аналогты-сандық түрлендіргіштер, күштік түрлендіргіштерді сандық басқару үшін шығыс ШИМ-сигналын қалыптағыштар, жоғары деңгейдегі басқару жүйесімен ілесетін порттардың және т.б. нақты уақытындағы басқару мәселелеріне үйренген.

Микроконтроллерлер ерекшеліктерін атап өтуге болады:

-басқару жүйесінің параметрлері  мен алгоритмдерінің, құрылымдарының

оперативті өзгеру мүмкіндігі туралы түсіндірілетін иілгіштігі;

- аналогтық жүйелерде  қабылданған дәстүрлі басқару алгоритмдерімен қатар

адаптивті, өздігінен реттелетін, өз ара байланысты және көп контурлы басқару жүйесімен сипатталатын күрделі алгоритмдерді іске асыру мүмкіндігі;

- зақымдарды ерте анықтайтын  және апаттардың алдын алатын  басқару жүйесі мен оның элементтерінің ағымды күйін диагностикалау және оперативті тестілеу;

- ақпараттарды өңдеудің  өте жоғары дәлдігі, себебі  сандық жүйелерде аналогтық басқару қондырғыларына тән қателік көздерінің сандық жүйелерінде болмауы;

- басқару үрдісінің есте  сақтау, сақтау және көзбен шолу  параметрлерінің

қарапайымдылығы, қызмет көрсететін персоналмен оперативті араласу  мүмкіндігі;

- микроконтроллерлік және компьюторлық басқару жүйесінің жоғары сенімділігі, салмағының, өлшемі мен құнының аздығы.

Үлкен көлемді есте сақтау қондырғыларының микропроцессорлар  құрамындаболуы күрделі мәліметтерді өңдеу алгоритмдерінің іске асыруға мүмкіндік береді және энергетикалық обьектілерді ақпарааттық тұнықтық етеді. Сонымен бірге шамаларды басқару үшін қажет болатын тікелей өлшеу әдісін қолдану мүмкін болады, яғни бірнеше датчиктер саны мен бірінші ақпараттарды жинау каналдарын болғандықтан нақты уақыт масштабындағы модеельдерді қолдана отырып, қосымша ақпаратты анықтау қажет және

әр түрлі бақылаушы сұлбалары көмегімен басқару сапасын арттыру қажет. Мұндай тенденция қазіргі уақытта электр жетектің реттеу мәселелерін шешу үшін, датчиктер сигналын тікелей қолдануда кемшіліктер болуымен бекітіледі, яғни:

- алғашқы өлшегіштердің  рұқсат етілетін тәсіліне қойылатын жоғары талаптар;

- сандық басқару жүйесінің  тез әрекет етуіне жоғары талаптар;

- бір реттеу контурында әр түрлі датчиктердің ілесу мүмкіндігінің жоқтығы.

Практикада электр жетектердің  құралдарының энергияны сақтау мүмкіндігі келесі жолдармен іске асырылады. Бірінші жол – ұзақ уақытты жұмыс режимі үшін электр жетектердің қуаты бойынша қозғалтқыштарды таңдау ең үлкен мәнге ие болады. Екінші жолы – арнаулы энергия сақтағыш қозғалтқыштарды қолдану ( қуаты бойынша таңдаудың дұрыс шартында), оларда актив материалдардың (болат, мыс) салмағын арттырғанда ПӘК