Ветроэлектрический агрегат, способ управления ветроэлектрическим агрегатом и устройство для его осуществления

Ветроэлектрический агрегат, способ управления ветроэлектрическим агрегатом и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к ветроэнергетике и позволяет повысить надежность работы агрегата путем облегчения его запуска и останова, точность поддержания частоты вращения вала ветродвигателя Дарье, связанного при помощи ротора вспомогательной электрической машины (ВЭМ) с ротором основной электрической машины (ОЭМ) агрегата, и стабильность поддержания требуемой частоты вращения ротора ОЭМ, связанного с валом ветродвигателя Дарье при помощи ротора ВЭМ. Вал 1 ветродвигателя связан с ротором 2 ОЭМ 3 при помощи ротора 7 ВЭМ 6. Обмотка 4 статора, связанная с системой 5 управления ВЭМ, выполнена в виде дугостаторного асинхронного двигателя, ротор 7 которого выполнен в виде закрепленного на валу ветродвигателя зубчатого колеса 9 с размещенной на нем короткозамкнутой обоймой. Ротор 2 снабжен шестерней 10, контактирующей с колесом. При запуске агрегата измеряют скорость ветра, пропорционально ей формируют электрический сигнал и сравнивают его с пороговым значением. При достижении последнего подключают обмотки ОЭМ к внешнему источнику. Измеряют частоту вращения ротора ОЭМ, формируют электрический сигнал, сравнивают его с опорным значением, определяют величину рассогласования и согласно величине и знаку последней создают соответствующий электромагнитный момент ВЭМ. Система управления содержит регулятор 11 возбуждения, подключенный коммутатором 12 к внешнему источнику 13 и к обмотке, цепь измерителя 14 частоты вращения, связанную с регулятором, взаимодействующим с ротором 2, и электрическую цепь датчика 15 скорости ветра. Цепь измерителя включает дискриминатор 18, подключенный к входу вентиля 17, элемент 19 сравнения и реверсирующее устройство 20. Электрическая цепь датчика включает пороговый элемент 16, вентиль 17, коммутатор 12. Регулятор включает конденсатную батарею 21, измерительный элемент 22, компаратор 23, элемент 24 временной задержки, элемент 25 совпадения, нуль-орган 26 и переключатель 27. Регулирование частоты вращения ветродвигателя осуществляется созданием тормозного электромагнитного момента дугостаторным асинхронным двигателем. Это происходит тогда, когда выходной сигнал дискриминатора превышает вершину опорного сигнала, поступающего на вход элемента 19. При этом элемент 19 формирует сигнал, обеспечивающий переключение чередования фаз напряжения двигателя на обратное. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цп 4 F 03 Р 7/00

И ЕССЮЗНАЯ

ытатю ii. : сии

БАБЛЙЭ Е-А

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3967168/25-06 (22) 08.10.85 (46) 07.07.89. Бюл. Р 25 (7!) Научно-производственное объединение "Ветроэн" (72) С.А. Алексеев, В.С. Карамщук, П.А. Кунцевич, А.С. Неграш, И.Н. Родионов и В.Е. Федотов (53) 621 ° 548 (088.8) (56) Новая ветроэлектростанция.Опытно-промышленная ВЭС. Обосновывающий материал . Общая пояснительная записка. Москва-Куйбышев, Минэнерго

СССР, Главниипроект, ВПИНИИ нГидропроект" им. С.Я. Жука, 1983 °

„„80„„1492078 А I

2 (54 ) ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ,,СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ

АГРЕГАТОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ. ЩЕС ТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к ветроэнергетике и позволяет повысить надежность работы агрегата путем облегчения его запуска и останова,точность поддержания частоты вращения вала ветродвигателя. Дарье, связанного при помощи ротора вспомогательной электрической машины (ВЭМ) с ротором основной электрической машины (ОЭМ) агрегата, и стабильность поддержания требуемой частоты вра1492078 щения ротора ОЭМ, связанного с валом ветродвигателя Дарье при помощи ротора ВЭМ, Вал 1 ветродвигателя связан с ротором 2 ОЭМ 3 при помощи ротора 7 ВЭМ 6. Обмотка 4 статора,. связанная с системой 5 управления

ВЭМ, выполнена в виде дугостаторного асинхронного двигателя, ротор 7 которого выполнен в виде закрепленного на валу ветродвигателя зубчатого колеса 9 с размещенной на нем короткозамкнутой обоймой. Ротор 2 снабжен шестерней 10Ä контактирующей с колесом. При запуске агрегата измеряют скорость ветра, пропорционально ей формируют электрический сигнал и сравнивают его с пороговым значением.

При достижении последнего подключают обмотки ОЭМ к внешнему источнику. Измеряют частоту вращения ротора ОЭМ, формируют электрический сигнал,сравнивают его c опорным значением опре) деляют величину рассогласования и согласно величине и знаку последней создают соответствующий электромагнитный момент ВЭМ. Система управления содержит регулятор 11 возбуждения, подключенный коммутатором 12

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветроэлектрических агрегатов с ветродвигателями

Дарье, а также способа управления и устройства для управления этими агрегатами.

Цель изобретения — повышение надежности работы путем облегчения запуска и останова агрегата, повышени точности поддержания частоты вращения вала ветродвигателя Дарье, связанного при помощи ротора вспомогательной электрической машины с ротором основной электрической машины агрегата, и повышение стабильности поддержания требуемой частоты вращения ротора основной электрической машины, связанного с валом ветродвигателя Дарье при помощи ротора вспомогательной электрической машины.

На чертеже схематически представлен ветроэлектрический агрегат и его система управления.

Ветроэлектрический агрегат содер жит ветродвигатель Дарье, вал 1 ко35

55 к внешнему источнику 13 и к обмотке, цепь измерителя 14 частоты вращения, связанную с регулятором, взаимодей ствующим с ротором 2, и электрическую цепь датчика 15 скорости ветра.

Цепь измерителя включает дискриминаP тор 18, подключенный к входу вентиля

17, элемент 19 сравнения и реверсирующее устр-во 20. Электрическая цепь датчика включает пороговый элемент 16, вентиль 17, коммутатор 12.

Регулятор включает конденсатную батарею 21, измерительный элемент 22, компаратор 23, элемент 24 временной задержки, элемент 25 совпадения, нуль-орган 26 и переключатель 27.Регулирование частоты вращения ветродвигателя осуществляется созданием тормозного электромагнитного момента дугостаторным асинхронным двигателем. Это происходит тогда, когда выхрдной сигнал дискриминатора превышает вершину опорного сигнала, поступающего на вход элемента 19. При этом элемент 19 формирует сигнал, обеспечивающий переключение чередования фаэ напряжения двигателя на обратное. 3 с. и 3 э.п.ф-лы, 1 ил. торого связан с ротором 2 основной электрич ес кой машины 3, с обмоткой

4 статора которой электрически соединена система 5 управления. Агрегат также содержит вспомогательную электрическую машину 6, имеющую ротор 7 и обмотки 8 статора, электрически связанные с системой 5 управления.

Вал 1 ветродвигателя связан с ротором 2 основной электрической машины

3,при помощи ротора 7 вспомогательной электрической. машины 6.

Вспомогательная электрическая машина 6 выполнена в виде дугостаторного асинхронного двигателя. Ротор

7 дугостаторного асинхронного двигаТеля выполнен в виде закрепленного на валу 1 ветродвигателя зубчатого колеса 9 с размещенной на нем короткозамкнутой обмоткой, а ротор 2 основной электрической машины 3 снабжен шестерней 10, контактирующей с колесом 9.

Система 5 управления ветроэлек- трического агрегата содержит регулятор 11 возбуждения, подключенный

5 1 при помощи коммутатора 12 к внешнему источнику 13 и подсоединенный к статорной обмотке 4, связанную с регулят"ором 11 электрическую цепь измерителя 14 частоты вращения, взаимодействующего с ротором 2 основной электрической машины 3, и электрическую цепь датчика 15 скорости ветра, соединенную с коммутатором 12.

Электрическую цепь датчика 15 скорости ветра включает последовательно подключенные к нему пороговый элемент 16 и подключенный к последнему своим основным входом вентиль 17 несовпадения, подсоединенный к коммутатору 12. Цепь измерителя 14 частоты вращения включает электрически связанный с измерителем 14 частотный дискриминатор 18, подключенный к запрещающему входу вентиля

17, соединенный с дискриминатором

18 элемент 19 сравнения и связанное с выходом последнего реверсирующее устройство 20, подключенное к регулятору 11 возбуждения и обмоткам 8 вспомогательной электрической машины 6.

Регулятор 11 возбуждения включает подключенные к обмотке 4 основной электрической машины 3 конденсаторную батарею 21, измерительный элемент 22, соединенный с последним импульсный компаратор 23, связанный с его входом элемент 24 временной задержки, подключенный к нему одним своим входом элемент 25 совпадения, подсоединенный к другому входу последнего нуль-орган 26, электрически связанный с обмотками 8 вспомогательной электрической машины 6, и переключатель 27, соединенный с выходом элемента 25 совпадения,. реверсирующим устройством 20 и обмоткой

4 основной электрической машины 3

:агрегата. С обмоткой 4 при помощи контактора 28 связана нагрузка 29.

Способ управления ветроэлектрическим агрегатом состоит в том, что при запуске агрегата измеряют скорость ветра датчиком 15, пропорционально ей формируют электрический сигнал и сравнивают его при помощи элемента 16 с пороговым значением.

При достижении последнего подключают обмотки 4 основной электрической машины 3 агрегата к внешнему источнику

13 с помощью коммутатора 12. После

1 этого измеряют частоту вращения ро492078 6

5 !

О

55 тора 2 основной электрической машины 3 при помощи измерителя 14, формируют электрический сигнал пропорционально частоте вращения и согласно последней изменяют с помощью регулятора 11 величину электромагнитного момента основной электрической машины 3. По достижении ею самовоэбуждения отключают внешний источник

13 и включают контактором 28 нагрузку 29. Сигнал, пропорциональный частоте вращения, сравнивают в элементе 19 с опорным значением, определяют величину рассогласования и согласно величине и знаку последней создают соответствующий электромагнитный момент вспомогательной электрической машины 6.

Запуск агрегата в работу осушествляется при превышении скорости ветра, соответствующей нижней границе рабочего диапазона. При этом пороговый элемент 16 формирует сигнал, поступающий на вход вентиля 17 несовпадения, на запрещающем входе которого сигнал отсутствует. Поэтому вентиль 17 формирует сигнал, обеспечивающий срабатывание коммутатора !

2 и подключение источника 13 (централизованная сеть, инвертор, генератор теплового резерва) к обмоткам

4 машины 3. На роторе 2 машины 3 создается вращающий момент, раскручивающий вал 1 ветродвигателя Дарье, На выходе измерителя 14 формируется сигнал, величина и знак которого после обработки в дискриминаторе 18 зависит от частоты вращения ротора

2. Дискриминатор 18 предварительно настроен на смену знака выходного сигнала при частоте, выше номинальной.Смена знака выходного сигнала дискриминатора 18 вызывает подачу запрещающего сигнала на вход вентиля 17 и отключение коммутатором 12 источника 13.

Дальнейшее увеличение частоты вращения ветродвигателя происходит за счет ветра и сопровождается процессом самовозбуждения основной машины 3. Выходной сигнал измерительного элемента 22, пропорциональный напряжению машины 3, сравнивается в компараторе 23 с опорным сигналом.

В момент сравнения этих сигналов компаратор 23 формирует импульсный выходной сигнал, запускающий элемент

24 временной задержки. Длительность

1492078

Формула изобретения

1. Ветроэлектрический агрегат, содержащий ветродвигатель Дарье, вал которого связан с ротором основной электрической машины, с обмоткой ста- 40 тора которой электрически соединена система управления, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности работы путем облегчения запуска и останова агрега- 45 та, он дополнительно содержит вспомогательную электрическую машину, имеющую ротор и обмотки статора, электрически связанные с системой управления, причем вал ветродвигателя связан с ротором основной электрической машины при помощи ротора вспомогательной электрической машины.

2. Агрегат по п.1, о т л и ч а ю55 шийся тем, что вспомогательная электрическая машина выполнена в виде дугостаторного асинхронного двигателя. задержки выбрана несколько меньше периода напряжения машины 3, соответствующего максимальной частоте диапазона. Нуль-орган 26 формирует импульсы в моменты времени, соответствующие моментам перехода напряжения на переключателе 27 через нулевое значение. Управляющие сигналы на срабатывание переключателя 27 формируются в моменты совпадения сигналов элемента 24 и нуль-органа 26, что устраняет искажения, вызванные переходным процессом в обмотке дугостаторного асинхронного двигателя.

Регулирование (ограничение) частоты вращения ветродвигателя осуществляется созданием тормозного электромагнитного момента дугостаторным асинхронным двигателем. Это происходит тогда, когда выходной сигнал дискриминатора 18 превышает величину опорного сигнала, поступающего на вход элемента 19. При этом элемент

19 сравнения формирует сигнал,обеспечивающий переключение чередования фаз напряжения дугостаторного двигателя на обратное, встречное вращению его ротора 7. Если выходной сигнал дискриминатора 18 меньше опорного, то элемент 19 формирует сигнал на включение прямого чередования фаз и электрическая машина 6 работает в режиме генератора.

3. Агрегат по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что ротор дугостаторного асинхронного двигателя выполнен в виде закрепленного на валу ветродвигателя зубчатого колеса с размещенной на нем коооткозамкнутой обмоткой, а ротор основной электрической машины снабжен шестерней, контактирующей с колесом.

4 ° Способ управления ветроэлектрическим агрегатом, состоящий в том, что при запуске агрегата измеряют скорость ветра, пропорционально ей формируют электрический сигнал и сравнивают его с пороговым значением, при достижении последнего подключают обмотки основной электрической машины агрегата к внешнему источнику, после чего измеряют частоту вращения ротора основной электрической машины, формируют электрический сигнал, пропорционально частоте вращения, и согласно последней изменяют величину электромагнитного момента основной электрической маыи— ны, по достижении ею самовозбуждения отключают внешний источник и включают нагрузку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности поддержания частоты вращения вала ветродвигателя Дарье, связанного при помощи ротора вспомогательной электрической машины с ротором основной электрической машины агрегата, сигнал, пропорциональный частоте вращения, сравнивают с опорным значением, определяют величину рассогласования и согласно величине и знаку последней создают соответствующий электромагнитный момент вспомогательной электрической машины.

5. Устройство управления ветроэлектрическим агрегатом, содержащее регулятор возбуждения, подключенный при помощи коммутатора к внешнему источнику и подсоединенный к статорной обмотке, связанную с регулятором электрическую цепь измерителя частоты вращения, взаимодейстцующего с ротором основной электрической машины, и электрическую цепь датчика скорости ветра, соединенную с коммутатором, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения стабильности поддержания требуемой частоты вращения ротора основной электрической машины, связанного с

1492078

Составитель П. Баклушин

Редактор И. Дербак Техред Л.0лийиык . Корректор С. Иекмар

Заказ 3850/37 Тираж 415 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производстненно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 валом ветродвигателя Дарье при помощи ротора вспомогательной электрической машины, электрическая цепь датчика скорости ветра включает пос-, 5 ледовательно подключенные к нему пороговый элемент и подключенный к к последнему своим основным входом вентипь несовпадения, подсоединенный к коммутатору, а цепь измерителя час- 10 ,тоты вращения включает электрически связанный с измерителем частотный дискриминатор, подключенный к запре щающему входу вентиля, соединенный с дискриминатором элемент сравнения 15 и связанное с выходом последнего pei, версцрующее устройство, подключенное к регулятору возбуждения и обмоткам вспомогательной электрической машины.

6. Устройство по п.5, о т л ич а ю щ е е с я тем, что регулятор возбуждения включает подключенные к обмотке основной электрической машины конденсаторную батарею, измерительный элемент, соединенный с последним импульсный компаратор, связанный с его выходом элемент временной задерлпси, подключенный к нему одним своим входом элемент совпадения, подсоединенный к другому входу последнего нуль-орган, электрически связанный с обмотками вспомогательной электрической машины, и переключатель, соединенный с выходом элемента совпадения, реверсирующим устройством и обмоткой основной электрической машины агрегата.