Объектом разработок и исследований является система электропитания, содержащая модули нетрадиционных источников прямого преобразования энергии (НЭИ ППЭ) (фотоэлектрических, термоэлектрических электрохимических генераторов), и полупроводниковые преобразовательные устройства (ППУ).

Такие системы позволяют решить проблему обеспечения электроэнергией объектов, расположенных вдалеке от городской инфраструктуры и сетей централизованного электроснабжения (загородные индивидуальные и коттеджные строения, сооружения специального назначения и др.). При этом, чем меньше потребляемая электроэнергия, и чем дальше объект от распределительных сетей, тем более привлекательным становится использование системы автономного электроснабжения на базе НЭИ ППЭ и возобновляемых источников электроэнергии (ВИЭ).

Однако, при использовании НЭИ ППЭ и ВИЭ в системах электроснабжения и их совместной работе с элементами силовой преобразовательной техники (рис. 1) в цепях нагрузки возникают проблемы, вызванные существенным ухудшением качества электроэнергии в статических и особенно динамических режимах работы. Основной причиной возникновения таких проблем является генерация высших гармоник тока и напряжения, обусловленных импульсной коммутацией силовых преобразовательных приборов полупроводниковых устройств. При соизмеримости мощностей первичных источников электроэнергии и преобразователей, уровень искажения параметров становится не допустимым. Наряду с этим, динамические режимы работы нагрузок могут вызывать (при наличии LС-фильтров) переходные процессы, приводящие к предаварийным или аварийным ситуациям в энергосистемах.

Рисунок 1 – Многофункциональная система энергоснабжения

Вышесказанное снижает эффективность и надежность электроэнергетических систем на основе НЭИ ППЭ и ВИЭ, что имеет большое значение при разработке новой специальной техники.

Система приведенная на рисунке 1 может работать, как совместно с сетью, так и в автономном режиме.

При наличии сетевого напряжения инвертор И выполняет функции активного фильтра, который осуществляет фильтрацию высших гармоник, создаваемых нелинейными потребителями, в частности, полупроводниковыми преобразователями. Кроме того, инвертор может использоваться как компенсатор реактивной мощности, обусловленной основными гармониками напряжения сети и тока потребителей.

При исчезновении сетевого напряжения преобразователь И переходит из режима активного фильтра в режим инвертора, питающего нагрузку от резервных ФЭП и АБ при минимальных динамических отключениях на потребителях.

В дальнейшем планируется разработка и анализ новых схемных решений для обеспечения сопряжений потребителей и источников электрической энергии.