PL228281B1 - Integrated converter-based system for producing electrical energy - Google Patents

Integrated converter-based system for producing electrical energy

Info

Publication number
PL228281B1
PL228281B1 PL406452A PL40645213A PL228281B1 PL 228281 B1 PL228281 B1 PL 228281B1 PL 406452 A PL406452 A PL 406452A PL 40645213 A PL40645213 A PL 40645213A PL 228281 B1 PL228281 B1 PL 228281B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
input
voltage
output
regulator
current
Prior art date
Application number
PL406452A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL406452A1 (en
Inventor
Włodzimierz Koczara
Original Assignee
Politechnika Warszawska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Warszawska filed Critical Politechnika Warszawska
Priority to PL406452A priority Critical patent/PL228281B1/en
Publication of PL406452A1 publication Critical patent/PL406452A1/en
Publication of PL228281B1 publication Critical patent/PL228281B1/en

Links

Abstract

Układ, zawiera połączony z regulatorem prędkości silnik (101) i sprzężony z nim wałem generator (102), który jest podłączony z przekształtnikiem napięcia przemiennego połączonym z regulatorem prądu i napięcia. Wyjście przekształtnika połączone jest z filtrem dolnoprzepustowym w postaci cewki indukcyjnej (105) połączonej z kondensatorem (153) oraz zawiera zespół magazynu energii z przekształtnikiem napięcia przemiennego (152). Do połączenia cewki indukcyjnej (105) z kondensatorem (153) jest przyłączony kolejno poprzez element pomiarowy napięcia (68), element pomiarowy prądu (55) i cewkę indukcyjną (106) przekształtnik napięcia stałego na przemienne (107) swym wyjściem przemienno napięciowym, który swym wejściem stałoprądowym połączony jest z przekształtnikiem napięcia stałego na napięcie stałe (108) i ma przyłączony poprzez cewkę indukcyjną (49) i element pomiarowy prądu (46) magazyn energii (109) z równolegle połączonym elementem pomiarowym napięcia (110). Element pomiarowy prądu (55) połączony jest z wejściem (7') regulatora prądu (163), obwodu magazynowania energii (152), którego wejście (4') połączone jest z wyjściem(7') regulatora napięcia pośredniego (162) obwodu wytwarzania energii (151), zaś wyjście (4') zadajnika (84) obwodu wytwarzania energii (151) jest połączone z wejściem (1') regulatora prądu (163) a wyjście (6') regulatora napięcia pośredniego (162) jest połączone z wejściem (3') regulatora ładowania (167) obwodu magazynowania energii (152) oraz że wyjście (3') zadajnika (84) jest połączone z wejściem (1') regulatora ładowania (167), zaś wyjście elementu pomiarowego napięcia (54) jest połączone z wejściem (5') regulatora napięcia pośredniego (162) oraz z wejściem (5') zadajnika (84) wejściem (4') regulatora ładowania (167), przy czym wyjście (7') regulatora napięcia (164) obwodu wytwarzania energii jest połączone z wejściem (2') regulatora prądu (163) oraz z wejściem (3') sumatora (52).The system includes a motor (101) connected to the speed controller and a generator (102) coupled to it by a shaft, which is connected to an AC voltage converter connected to a current and voltage regulator. The converter output is connected to a low-pass filter in the form of an inductor (105) connected to a capacitor (153) and contains an energy storage unit with an alternating voltage converter (152). To connect the induction coil (105) with the capacitor (153), a DC-to-AC voltage converter (107) is connected successively via the voltage measuring element (68), the current measuring element (55) and the induction coil (106), with its AC voltage output, which With a DC input, it is connected to a DC-to-DC voltage converter (108) and has an energy store (109) connected via an induction coil (49) and a current measuring element (46) with a voltage measuring element (110) connected in parallel. The current measuring element (55) is connected to the input (7') of the current regulator (163) of the energy storage circuit (152), whose input (4') is connected to the output (7') of the intermediate voltage regulator (162) of the energy generating circuit (151), and the output (4') of the setter (84) of the power generation circuit (151) is connected to the input (1') of the current regulator (163) and the output (6') of the intermediate voltage regulator (162) is connected to the input ( 3') of the charging regulator (167) of the energy storage circuit (152) and that the output (3') of the setter (84) is connected to the input (1') of the charging regulator (167), and the output of the voltage measuring element (54) is connected to input (5') of the intermediate voltage regulator (162) and with the input (5') of the setter (84) and the input (4') of the charge regulator (167), wherein the output (7') of the voltage regulator (164) of the power generation circuit is connected with the input (2') of the current regulator (163) and with the input (3') of the adder (52).

Description

(21) Numer zgłoszenia: 406452 (51) Int CI.(21) Filing Number: 406452 (51) Int CI.

H02P 9/06 (2006.01) H02J 3/32 (2006.01)H02P 9/06 (2006.01) H02J 3/32 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 09.12.2013 (54) Zintegrowany przekształtnikowy układ wytwarzania energii elektrycznejPatent Office of the Republic of Poland (22) Application date: 09.12.2013 (54) Integrated converter system for electricity generation

(43) Zgłoszenie ogłoszono: 22.06.2015 BUP 13/15 (43) Application was announced: June 22, 2015 BUP 13/15 (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA WARSZAWSKA, Warszawa, PL (73) The right holder of the patent: WARSAW UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, Warsaw, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.03.2018 WUP 03/18 (45) The grant of the patent was announced: 30/03/2018 WUP 03/18 (72) Twórca(y) wynalazku: WŁODZIMIERZ KOCZARA, Warszawa, PL (72) Inventor (s): WLODZIMIERZ KOCZARA, Warsaw, PL

ooo. o

CMCM

CMCM

CMCM

Ω.Ω.

PL 228 281 B1PL 228 281 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest zintegrowany przekształtnikowy układ wytwarzania energii elektrycznej napięcia przemiennego, przeznaczony zwłaszcza dla odbiorników o dużej zmienności obciążenia.The subject of the invention is an integrated converter system for generating electricity of alternating voltage, intended especially for receivers with high load variability.

Znany jest przekształtnikowy układ wytwarzania energii elektrycznej z generatorem o regulowanej prędkości. Generator napędzany silnikiem o regulowanej prędkości wytwarza napięcie przemienne o zmieniającej się amplitudzie i częstotliwości, które jest zamieniane sterowanym prostownikiem, na napięcie stałe o stabilizowanej wartości zwane napięciem obwodu pośredniego. Do pośredniego obwodu napięcia stałego jest przyłączony przekształtnik energoelektroniczny, który zamienia napięcie stałe na napięcie przemienne, metodą modulacji szerokości impulsów, podlegające filtracji przez układ filtru dolnoprzepustowego złożonego z szeregowej cewki indukcyjnej i równoległej baterii kondensatorów. Wyfiltrowane napięcie ma przebieg sinusoidalny o stałej amplitudzie i częstotliwości. Znana jest konstrukcja automatycznej regulacji prędkości generatora układu wytwarzania energii.A variable speed-controlled converter for generating electricity is known. A generator driven by a speed-controlled motor produces an AC voltage of varying amplitude and frequency, which is converted by a controlled rectifier into a stabilized DC voltage known as the DC link voltage. The power electronic converter is connected to the intermediate DC circuit, which converts the direct voltage into alternating voltage using the pulse-width modulation method, filtered by a low-pass filter system consisting of a series induction coil and a parallel capacitor bank. The filtered voltage has a sinusoidal wave of constant amplitude and frequency. The design of an automatic speed control of a generator of a power generating system is known.

Znany jest z opisu patentowego nr US 61 752 217 układ wytwarzania energii elektrycznej z generatorem o regulowanej prędkości w którym magazyn energii jest przyłączony do pośredniego obwodu napięcia stałego poprzez sterowany przekształtnik dwukierunkowy, magazyn energii złożony z baterii akumulatorów lub superkondensatorów.Known from the patent specification No. US 61 752 217 is an electric power generation system with a variable speed generator in which the energy storage is connected to an intermediate DC voltage circuit through a controlled bidirectional converter, an energy storage consisting of batteries or supercapacitors.

Znany jest układ sterowanego magazynu energii przyłączonego, poprzez przekształtnik energoelektroniczny, do sieci elektroenergetycznej napięcia przemiennego po stronie odbiorców energii.There is a known system of a controlled energy storage connected, through a power electronic converter, to the power grid of alternating voltage on the side of energy consumers.

Celem wynalazku jest chwilowe powiększenie mocy źródła napięcia przemiennego bez powiększania mocy obwodu wytwarzania energii poprzez sterowanie obwodów magazynowania energii sygnałami z obwodu wytwarzania energii elektrycznej.An object of the invention is to temporarily increase the power of an AC voltage source without increasing the power of the power generating circuit by controlling the energy storage circuits with signals from the power generating circuit.

Istotą rozwiązania według wynalazku do połączenia cewki indukcyjnej z kondensatorem filtra jest przyłączony kolejno poprzez element pomiarowy napięcia, element pomiarowy prądu i cewkę indukcyjną przekształtnik napięcia stałego na przemienne swym wyjściem przemienno-napięciowym, który swym wejściem stałoprądowym połączony jest z przekształtnikiem napięcia stałego na napięcie stałe i ma przyłączony poprzez cewkę indukcyjną i element pomiarowy prądu magazyn energii z równolegle połączonym elementem pomiarowym napięcia.The essence of the solution according to the invention for connecting an induction coil with a filter capacitor is a DC-to-AC converter connected successively through a voltage measuring element, a current measuring element and an inductor with its AC-voltage output, which with its DC input is connected to a DC-to-DC converter and has an energy storage connected via an inductor and a current measuring element with a voltage measuring element connected in parallel.

Element pomiarowy prądu połączony jest z wejściem regulatora prądu obwodu magazynowania energii, którego wejście połączone jest z wyjściem regulatora napięcia pośredniego obwodu wytwarzania energii, zaś wyjście zadajnika obwodu wytwarzania energii jest połączone z wejściem regulatora prądu, a wyjście regulatora napięcia pośredniego jest połączone z wejściem regulatora ładowania obwodu magazynowania energii. Wyjście zadajnika jest połączone z wejściem regulatora ładowania, zaś wyjście elementu pomiarowego napięcia jest połączone z wejściem regulatora napięcia pośredniego oraz z wejściem zadajnika wejściem regulatora ładowania. Wyjście regulatora napięcia obwodu wytwarzania energii jest połączone z wejściem regulatora prądu oraz z wejściem sumatora.The current measuring element is connected to the input of the current regulator of the energy storage circuit, the input of which is connected to the output of the intermediate voltage regulator of the power generating circuit, and the output of the power generating circuit setter is connected to the input of the current regulator, and the output of the intermediate voltage regulator is connected to the input of the charge regulator energy storage circuit. The output of the setter is connected to the input of the charge regulator, and the output of the voltage measuring element is connected to the input of the intermediate voltage regulator and the input of the setter to the input of the charging regulator. The output of the voltage regulator of the power generating circuit is connected to the input of the current regulator and to the input of the totalizer.

Rozwiązanie według wynalazku charakteryzuje się tym, że obwód wytwarzania energii może pracować jako układ o regulowanej prędkości pozwalającej na pracę silnika napędowego z wysoką sprawnością energetyczną i mimo zmniejszonej mocy dostarczanej przez generator.The solution according to the invention is characterized in that the power generating circuit can operate as a speed-controlled system allowing the drive motor to operate with high energy efficiency and despite the reduced power supplied by the generator.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym schemat ideowo-blokowy układu wytwarzania energii elektrycznej, w którym do wyjścia obwodu wytwarzania energii elektrycznej jest przyłączona jedna gałęź równoległa będąca obwodem magazynowania energii.The subject of the invention is presented in the embodiment in the drawing showing a schematic-block diagram of an electric power generation system, in which one parallel branch being the energy storage circuit is connected to the output of the electric power generation circuit.

Jak przestawiono na rysunku, do wyjścia zintegrowanego układu wytwarzania energii elektrycznej 201 jest przyłączony odbiornik 203. Zintegrowany układ wytwarzania energii elektrycznej 201 składa się z obwodu wytwarzania energii 151 połączonego z obwodem magazynowania energii 152 oraz kondensatorem 153 tworzących wspólne wyjście. Silnik napędowy 101 jest połączony sztywnym wałem, poprzez element pomiarowy prędkości 112, z generatorem 102. Wyjście generatora 102 jest połączone z wejściem prostownika 7, do którego wyjścia stałoprądowego jest przyłączony, poprzez element pomiarowy prądu 23, przekształtnik 103. Wyjście przekształtnika 103 jest połączone, poprzez element pomiarowy napięcia 21, z wejściem przekształtnika 104, którego wyjście jest połączone poprzez cewkę indukcyjną 105 i element pomiarowy prądu 24 z kondensatorem 153 i poprzez element pomiarowy napięcia 68, z wyjściem układu wytwarzania energii 201. Magazyn energii 109, do którego jest przyłączony element pomiarowy napięcia 110 jest połączony poprzez element pomiarowy prądu 46 i poprzez cewkę indukcyjną 49 przekształtnikiem 108, którego wyjście jest połączone, poprzezAs shown, a receiver 203 is connected to the output of integrated power generation 201. Integrated power generation 201 comprises a power generating circuit 151 connected to an energy storage circuit 152 and a capacitor 153 forming a common output. The drive motor 101 is connected via a rigid shaft, via a speed measuring element 112, to a generator 102. The output of the generator 102 is connected to an input of a rectifier 7, to which a DC output is connected, via a current measuring element 23, a converter 103. The output of the converter 103 is connected, via a voltage sensing element 21, to the input of a converter 104, the output of which is connected via an inductor 105 and a current sensing element 24 to a capacitor 153, and via a voltage sensing element 68 to the output of a power generating system 201. Energy store 109 to which the element is connected the voltage measuring element 110 is connected via a current measuring element 46 and via an inductor 49 by a converter 108, the output of which is connected via

PL 228 281 B1 element pomiarowy napięcia 64 z wejściem przekształtnika 107, którego wyjście jest połączone, poprzez cewkę indukcyjną 106 i element pomiarowy prądu 55 z wyjściem układu wytwarzania energii 201. Regulator prędkości 161 jest połączony swym wyjściem 2' do wejścia silnika 101. Wejście 3' regulatora prędkości 161 jest połączone z wyjściem 1' zadajnika minimalnej prędkości 171. Wejście 1' regulatora prędkości 161 jest połączone z wyjściem 1' zadajnika napięcia pośredniego 172. Wejście 4' regulatora prędkości 161 jest połączone z wyjściem elementu pomiarowego napięcia pośredniego 21. Wyjście 3' regulatora napięcia pośredniego 162 obwodu wytwarzania energii 151 jest połączone z wejściem 103' przekształtnika 103. Wyjście 1' zadajnika napięcia pośredniego 173 jest połączone z wejściem 2' regulatora napięcia pośredniego 162 obwodu wytwarzania energii 151. Wyjście elementu pomiarowego prądu 23 jest połączone z wejściem 9' regulatora napięcia pośredniego 162 obwodu wytwarzania energii 151. Wyjście 1' zadajnika 173 napięcia pośredniego jest połączone z wejściem 2' regulatora napięcia pośredniego 162 obwodu wytwarzania energii 151. Wyjście 1' zadajnika 179 napięcia pośredniego jest połączone z wejściem 1' regulatora napięcia pośredniego 162 obwodu wytwarzania energii 151. Wyjście elementu pomiarowego napięcia pośredniego 21 jest połączone z wejściem 4' regulatora napięcia pośredniego 162 obwodu wytwarzania energii 151. Wyjście 1' zadajnika prądu 180 jest połączone z wejściem 8' regulatora napięcia pośredniego 162 obwodu wytwarzania energii 151. Wejście 5' regulatora napięcia pośredniego 162 obwodu wytwarzania energii 151 jest połączone z wyjściem elementu pomiarowego napięcia 54 obwodu magazynowania energii 152. Wyjście 6' regulatora napięcia pośredniego 162 obwodu wytwarzania energii 151 jest połączone z wejściem 4' regulatora prądu 163 obwodu magazynowania energii 152. Wyjście 6' regulatora napięcia pośredniego 162 obwodu wytwarzania energii 151 jest połączone z wejściem 3' regulatora ładowania 167 obwodu magazynowania energii 152. Wejście 7' zadajnika prądu ładowania 84 obwodu magazynowania energii jest połączone z wyjściem 7' zadajnika napięcia 174 napięcia pośredniego obwodu wytwarzania energii 151. Wejście 6' zadajnika prądu ładownia 84 jest połączone z wyjściem 6' zadajnika napięcia pośredniego 162 Vdcklr obwodu magazynowania energii 152. Wejście 2' zadajnika prądu ładowania 84 jest połączone z wyjściem elementu pomiarowego 21 napięcia pośredniego Vdcg obwodu wytwarzania energii 151. Wyjście 3' zadajnika prądu ładowania 84 obwodu magazynowania energii 152 jest połączone z wejściem 1' regulatora ładowania 167. Wyjście 4' zadajnika prądu ładowania 84 jest połączone z wejściem 1' regulatora prądu 163. Wejście 5' zadajnika prądu ładowania 84 jest połączone z wyjściem elementu pomiarowego 54 napięcia pośredniego obwodu magazynowania energii 152. Regulator napięcia 164 obwodu wytwarzania energii 151 jest przyłączony swym wejściem 6' do wyjścia 1' zadajnika częstotliwości 175. Regulator napięcia 164 jest przyłączony swym wejściem 5' do wyjścia 1' zadajnika amplitudy napięcia 176. Regulator napięcia 164 obwodu wytarzania energii 151 jest przyłączony swym wyjściem 7' do wejścia 3' sumatora składowych prądu 52 oraz do wejścia 2' regulatora prądu 163 obwodu magazynowania energii 152. Regulator napięcia 164 obwodu wytarzania energii 151 jest przyłączony swym wejściem 6' do wyjścia 1' zadajnika prądu 177. Wejście 4' regulatora prądu 164 obwodu wytwarzania energii 151 jest połączone z wyjściem elementu pomiarowego napięcia 68 obwodu wytwarzania energii 151. Wejście 3' regulatora napięcia 164 jest połączone z wyjściem elementu pomiarowego prądu 24 obwodu wytwarzania energii 151. Wyjście 8' regulatora napięcia 164 jest połączone do wejścia 104' przekształtnika 104. Wyjście 1' zadajnika prądu biernego 178 jest połączone z wejściem 3' regulatora prądu 163 obwodu magazynowania energii 152. Wyjście elementu pomiarowego prądu 55 jest połączone z wejściem 7' regulatora prądu 163. Wyjście 5' regulatora prądu 163 jest połączone z wejściem 2' sumatora 52. Wyjście 6' regulatora prądu 163 jest połączone z wejściem 1' sumatora 52. Wyjście 4' sumatora prądu 52 jest podawane na wejście 107' przekształtnika 107. Wejście 1' regulatora ładowania 167 jest połączone z wyjściem 3' zadajnika ładowania 84. Wejście 2' regulatora ładowania 167 jest połączone z wyjściem 1' zadajnikiem maksymalnego prądu ładowania 183. Wejście 3' regulatora ładowania 167 jest połączone z wyjściem 6' regulatora napięcia pośredniego 162. Wejście 4' regulatora ładowania 167 jest połączone z elementem pomiarowym napięcia 54. Wejście 5' regulatora ładowania 167 jest połączone z wyjściem elementu pomiarowego prądu ładowania 46. Wejście 6' regulatora 167 jest połączone z elementem pomiarowym napięcia 110. Wyjście 7' regulatora ładowania 167 jest połączone z wejściem 77' tranzystora 77 przekształtnika 108. Wyjście 8' regulatora ładowania 167 jest połączone z wejściem 78' tranzystora 78 przekształtnika 108.A voltage measuring element 64 is connected to the input of the converter 107, the output of which is connected via an inductor 106 and a current measuring element 55 to the output of the power generating system 201. A speed controller 161 is connected via its output 2 'to the input of the motor 101. Input 3 'speed controller 161 is connected to the output 1' of the minimum speed controller 171. The input 1 'of the speed controller 161 is connected to the output 1' of the intermediate voltage generator 172. The input 4 'of the speed controller 161 is connected to the output of the intermediate voltage measuring element 21. Output 3 'of the intermediate voltage regulator 162 of the power generating circuit 151 is connected to the input 103' of the converter 103. The output 1 'of the intermediate voltage adjuster 173 is connected to the input 2' of the intermediate voltage regulator 162 of the power generating circuit 151. The output of the current measuring element 23 is connected to the input 9 an intermediate voltage regulator 162 of a power generating circuit and 151. The output 1 'of the intermediate voltage source 173 is connected to the input 2' of the intermediate voltage regulator 162 of the power generating circuit 151. The output 1 'of the intermediate voltage source 179 is connected to the input 1' of the intermediate voltage regulator 162 of the power generating circuit 151. The output of the measuring element. the intermediate voltage 21 is connected to the input 4 'of the intermediate voltage regulator 162 of the power generating circuit 151. The output 1' of the current source 180 is connected to the input 8 'of the intermediate voltage regulator 162 of the power generating circuit 151. Input 5' of the intermediate voltage controller 162 of the power generating circuit 151 is connected to the output of the voltage sensing element 54 of the energy storage circuit 152. The output 6 'of the intermediate voltage regulator 162 of the power generating circuit 151 is connected to the input 4' of the current regulator 163 of the energy storage circuit 152. The output 6 'of the intermediate voltage regulator 162 of the power generating circuit 151 is connected to the output 6' of the intermediate voltage regulator 162 of the power generating circuit 151. connected with through the output 3 'of the charge regulator 167 of the energy storage circuit 152. The input 7' of the charging current adjuster 84 of the energy storage circuit is connected to the output 7 'of the voltage adjuster 174 of the intermediate voltage of the power generating circuit 151. The input 6' of the charging current adjuster 84 is connected to the output 6 '. an intermediate voltage adjuster 162 Vdcklr of the energy storage circuit 152. Input 2 'of the charging current adjuster 84 is connected to the output of the measuring element 21 of the intermediate voltage Vdcg of the power generating circuit 151. The output 3' of the charging current adjuster 84 of the energy storage circuit 152 is connected to the input 1 'of the controller Charge current adjuster 84 output 4 'is connected to input 1' of current regulator 163. Charge current adjuster input 5 '84 is connected to an output of measuring element 54 of the intermediate voltage of the energy storage circuit 152. Voltage regulator 164 of the power generating circuit 151 is connected. by its entrance 6 'to exit 1 The voltage regulator 164 is connected via its input 5 'to the output 1' of the voltage amplitude adjuster 176. The voltage regulator 164 of the power generating circuit 151 is connected via its output 7 'to the input 3' of the current component 52 and to the input 2 'of the regulator. current 163 of the energy storage circuit 152. The voltage regulator 164 of the power generating circuit 151 is connected through its input 6 'to the output 1' of the current generator 177. The input 4 'of the current regulator 164 of the power generating circuit 151 is connected to the output of the voltage sensing element 68 of the power generating circuit 151. Input 3 'of voltage regulator 164 is connected to the output of current sensing element 24 of power generating circuit 151. Output 8' of voltage regulator 164 is connected to input 104 'of converter 104. Output 1' of reactive current generator 178 is connected to input 3 'of current regulator. 163 of the energy storage circuit 152. The output of current sensing element 55 is connected one to the input 7 'of current regulator 163. The output 5' of current regulator 163 is connected to input 2 'of adder 52. Output 6' of current regulator 163 is connected to input 1 'of adder 52. Output 4' of adder 52 is fed to input 107 inverter 107. Input 1 'of charge controller 167 is connected to output 3' of charge controller 84. Input 2 'of charge controller 167 is connected to output 1' of maximum charging current adjuster 183. Input 3 'of charge controller 167 is connected to output 6' an intermediate voltage regulator 162. The input 4 'of the charge regulator 167 is connected to a voltage sensing element 54. The input 5' of the charge regulator 167 is connected to the output of the charging current measuring element 46. The input 6 'of the regulator 167 is connected to a voltage sensing element 110. Output 7 'charge regulator 167 is connected to input 77' of transistor 77 of converter 108. Output 8 'of charge regulator 167 is connected to input m 78 'of transistor 78 inverter 108.

W zintegrowanym układzie wytwarzania energii 201 silnik napędowy 101 o regulowanej prędkości wirowania Ngm napędza generator elektryczny 102. Prędkość silnika napędowego 101 jest kontrolowana przez regulator prędkości 161 poprzez sterowanie silnikiem sygnałem Nd wychodzącymIn the integrated power generation system 201, a variable speed spinning drive motor 101 Ngm drives an electric generator 102. The speed of the drive motor 101 is controlled by a speed controller 161 by controlling the motor with an output signal Nd.

PL 228 281 B1 z wyjścia 2'. Na wejście 3' regulatora prędkości 161 jest podawany sygnał minimalnej prędkości Nmin, a na wejście 5' sygnał prędkości Na zmierzony czujnikiem 112. Prędkość silnika jest regulowana w dwóch strefach. W pierwszej strefie, gdy napięcie obwodu pośredniego Vdcg zmierzone elementem pomiarowym napięcia 21 jest większe od napięcia zadanego Vdcg2r, to prędkość jest stabilizowana zgodnie z wartością zadaną Nmin. W drugiej strefie, prędkością silnika steruje różnica napięcia zadanego Vdcgr2 przez zadajnik 172 i napięcia zmierzonego Vdcg elementem pomiarowym napięcia 21. Zadaniem regulatora napięcia pośredniego 162 jest stabilizacja napięcia pośredniego Vdcg zgodnie z zadaną wartością Vdcglr, poprzez regulację wyprostowanego prądu generatora Idcg aż do maksymalnej wartości zadanej Idcgr dostarczanej przez zadajnik 180. Po osiągnięciu prądu Idcg wartości maksymalnej ldcgr wzrost obciążenia obwodu pośredniego wywołuje zmniejszenie napięcia Vdcg powodując wzrost prędkości silnika poprzez działanie regulatora prędkości 161. Zatem, gdy napięcie Vdcg spadnie poniżej wartości zadanej Vdcg2r, to wówczas sygnałem zadanym regulatora prędkości jest różnica sygnałów napięcia zadanego Vdcg2r i Vdcg. Przyczyną zmniejszania się napięcia Vdcg jest wzrost obciążenia. Zatem, w miarę zwiększającego się obciążenia prędkość silnika napędowego wzrasta zapewniając tym samym wzrost napięcia i mocy dostarczonej przez generatora, więc i obwód wytarzania energii elektrycznej 151. Generator 102 wytwarza napięcie vg o częstotliwości fg i zasila prostownik 7, który na swym wyjściu ma napięcie stałe proporcjonalne do prędkości. Do wyjścia prostownika 7 jest przyłączony poprzez element pomiarowy prądu 23 przekształtnik 103 stabilizujący napięcie Vdcg obwodu pośredniego zasilającego przekształtnik 104 wytwarzający napięcie przemienne. Do sterowania napięcia wyjściowego jest stosowana metoda modulacji wektora przestrzennego. Przemienne napięcie wyjściowe Vacg jest kontrolowane przez regulator napięcia 164, który otrzymuje z zadajnika 175 sygnał zadanej częstotliwości cogr oraz z zadajnika 176 sygnał zadanego modułu napięcia |vacgr1|. Sygnały napięciowe sprzężenia zwrotnego vag, vbg, vcg są przekazywane przez element pomiarowy napięcia 68. Regulacja napięcia wyjściowego odbywa się poprzez regulację prądu wyjściowego iga, igb, igc zgodnie z zadanymi wartościami maksymalnymi igamr, igbmr, igcmmr podawanymi przez zadajnik 177. Regulacja napięcia pośredniego Vdcg metodą regulacji prędkości jest stosunkowo powolna i w przypadku skokowego wzrostu obciążenia napięcie obwodu pośredniego Vdcg spada szybciej niż przyrasta prędkość powodując skokowe obniżenie napięcia wyjściowego. Dla zmniejszenia spadku napięcia wyjściowego Vacg jest pobierana moc z obwodu magazynowania energii 152. Regulator napięcia pośredniego 162 obwodu wytwarzania energii 151 steruje procesem rozładowania energii obwodu magazynowania energii 152, zaś zadajnik 84 steruje procesem ładowania energią obwodu magazynowania energii 152. Ładowanie magazynu energii 109 z wyjścia obwodu wytwarzania energii 151 jest sterowane sygnałem zadanego prądu ikx1r z zadajnika prądu ładowania 84 po spełnieniu warunku, w którym napięcie Vdcg jest większe od zadanego napięcia Vdcg4r. Zadajnik prądu ładowania 84 podaje do regulatora prądu 163 sygnał składowej czynnej zadanego prądu ikx1r, która po zsumowaniu ze składową bierną prądu ikyr, podawaną przez zadajnik 178, jest porównywana z wartościami zmierzonego prądu ika, ikab, ikc transformowanymi do wirującego układu współrzędnych z uwzględnieniem kąta położenia wektora napięcia ygu, zaś sygnały wyjściowe regulatora prądu ikx i iky po transformacji w sumatorze 52 do nieruchomego układu współrzędnych są przekształcane w sygnały sterujące przekształtnikiem 107. Zadajnik prądu ładowania 84 otrzymuje sygnał zadanego napięcia pośredniego Vdcklr oraz sygnał napięcia pośredniego Vdck, zmierzonego elementem pomiarowym napięcia 54 obwodu magazynowania energii 152. Sygnał zadanego prądu ładowania ikxlr jest przekazywany do regulatora 163 tylko wówczas, gdy napięcie zmierzone Vdck jest mniejsze od napięcia zadanego Vdcklr. Przekształtnik 107 pobiera energię z obwodu napięcia przemiennego i dostarcza do przekształtnika 108, w którym tranzystor 77 steruje prądem ładowania magazynu 109 poprzez cewkę indukcyjną 49 i element pomiarowy prądu 46. Regulator ładowania 167 otrzymuje sygnał zadanej wartości napięcia Vbr magazynu energii 109 oraz sygnał prądu ładowania Ib zmierzony elementem pomiarowym prądu 46. Proces ładowania magazynu 109 kończy się po naładowaniu do napięcia zadanego Vbr. Regulator napięcia pośredniego 162 pełni rolę stabilizatora napięcia pośredniego Vdcg obwodu wytwarzania energii 151 poprzez regulację prądu wyprostowanego Idcg1 regulację prędkości generatora oraz poprzez sterowanie obwodem magazynu energii 152. W przypadku, gdy napięcie obwodu pośredniego Vdcg jest mniejsze od wartości Vdcgr3 dostarczonej przez zadajnik 173, to wówczas na wyjściu 7' regulatora napięcia pośredniego 162 pojawia się sygnał składowej czynnej ikx2r podawany do regulatora prądu 163. W wyniku tego sygnału regulator prądu 163 podaje sygnał ikx, który po sumowaniu z sygnałem składowej biernej iky w sumatorze 52 steruje przekształtnikiem 107 pobierającym moc czynną z obwodu napięcia pośredniego Vdck oraz dostarczająPL 228 281 B1 cym moc bierną do wyjścia układu wytwarzania energii 201. Obwód napięcia pośredniego Vdck jest zasilany z magazynu energii 109 sterowanym regulatorem ładowania 167 otrzymującym sygnał zadanego napięcia Vdck2r z regulatora napięcia pośredniego 162. Regulator ładowania 167 steruje prądem tranzystora 78 przekształtnika 108 utrzymując zadaną wartość napięcia Vdck2r. Oddawanie energii z obwodu magazynowania energii 152 do wyjścia układu wytwarzania energii 201 jest przerywane gdy napięcie obwodu pośredniego Vdcg1 w wyniku przyrostu prędkości generatora, osiągnie wartość większą od wartości zadanej Vdcg3r.PL 228 281 B1 from exit 2 '. The minimum speed signal Nmin is applied to the input 3 'of the speed controller 161 and the speed signal Na measured by the sensor 112 to the input 5'. The motor speed is regulated in two zones. In the first zone, when the intermediate circuit voltage Vdcg measured with voltage measuring element 21 is greater than the set voltage Vdcg2r, the speed is stabilized according to the setpoint Nmin. In the second zone, the motor speed is controlled by the difference in the set voltage Vdcgr2 through the setter 172 and the measured voltage Vdcg with the voltage sensing element 21. The task of the intermediate voltage regulator 162 is to stabilize the intermediate voltage Vdcg according to the set value Vdcglr by adjusting the rectified generator current Idcg up to the maximum set value. Idcgr supplied by the referencing-unit 180. After reaching the current Idcg of the maximum value ldcgr, an increase in the intermediate circuit load causes a decrease in the voltage Vdcg causing the motor speed to increase through the operation of the speed regulator 161. Thus, when the voltage Vdcg drops below the reference value Vdcg2r, then the speed regulator reference signal is the difference setpoint voltage signals Vdcg2r and Vdcg. The reason for the decrease in the voltage Vdcg is the increase in the load. Thus, as the load increases, the speed of the drive motor increases, thereby increasing the voltage and power supplied by the generator, and thus the electric power generation circuit 151. The generator 102 produces a voltage vg with a frequency fg and powers the rectifier 7, which has a DC voltage at its output. proportional to speed. To the output of the rectifier 7, a converter 103 is connected via a current measuring element 23 to stabilize the voltage Vdcg of the intermediate circuit supplying the converter 104 producing the alternating voltage. The spatial vector modulation method is used to control the output voltage. The alternating output voltage Vacg is controlled by a voltage regulator 164 which receives a frequency command signal cogr from a reference device 175 and a voltage module command signal | vacgr1 | from a reference device 176. The feedback voltage signals vag, vbg, vcg are transmitted by the voltage measuring element 68. The output voltage is adjusted by adjusting the output current iga, igb, and igc in accordance with the set maximum values, igamr, igbmr, and igcmmr given by the adjuster 177. Intermediate voltage regulation Vdcg the speed control method is relatively slow and in the event of a jump in the load, the intermediate circuit voltage Vdcg drops faster than the speed increase, resulting in a stepwise reduction in the output voltage. To reduce the output voltage drop Vacg, power is drawn from the energy storage circuit 152. The intermediate voltage regulator 162 of the power generating circuit 151 controls the energy discharge process of the energy storage circuit 152, and the setter 84 controls the energy charging process of the energy storage circuit 152. Charging the energy storage 109 from the output. of the power generating circuit 151 is controlled by the set current signal kx1r from the charge current adjuster 84 after the condition that the voltage Vdcg is greater than the set voltage Vdcg4r is satisfied. The charging current adjuster 84 supplies the current regulator 163 with the signal of the active component of the commanded current, ikx1r, which, when summed with the reactive component of the current ikyr, given by the adjuster 178, is compared with the measured current values ika, ikab, ikc transformed into the rotating coordinate system taking into account the position angle. voltage vector ygu, and the outputs of the current regulator ikx and iky transformed in the adder 52 into a stationary coordinate system are converted into control signals of the converter 107. The charging current generator 84 receives the intermediate voltage command signal Vdcklr and the intermediate voltage signal Vdck measured by the voltage measuring element 54 energy storage circuit 152. A charge current command signal, ikxlr, is provided to the controller 163 only when the measured voltage Vdck is less than the command voltage Vdcklr. The converter 107 takes power from the AC circuit and supplies it to the converter 108 where transistor 77 controls the storage charging current 109 through inductor 49 and current sensing element 46. Charge controller 167 receives a voltage setpoint signal Vbr of energy storage 109 and a charge current signal Ib as measured with a current measuring element 46. The loading process of the magazine 109 is completed after it has been charged to a given voltage Vbr. The intermediate voltage regulator 162 acts as an intermediate voltage stabilizer Vdcg of the power generating circuit 151 by regulating the rectified current Idcg1 by regulating the speed of the generator and by controlling the energy storage circuit 152. In the event that the intermediate circuit voltage Vdcg is less than the value Vdcgr3 supplied by the referencing-unit 173 then at the output 7 'of the intermediate voltage regulator 162, an active-component signal ikx2r is fed to the current regulator 163. As a result of this signal, the current regulator 163 provides the signal ikx, which, after summing with the reactive component signal iky in the adder 52, controls the converter 107 receiving the active power from the circuit the intermediate voltage Vdck and supplying reactive power to the output of the power generating system 201. The intermediate voltage circuit Vdck is supplied from an energy store 109 controlled by a charge regulator 167 which receives a voltage command signal Vdck2r from an intermediate voltage regulator 162. Regu The charge generator 167 controls the current of inverter transistor 78 108 to maintain a predetermined voltage value Vdck2r. The feed-in from the energy storage circuit 152 to the output of the power generating circuit 201 is interrupted when the intermediate circuit voltage Vdcg1, as a result of the generator speed increase, becomes a value greater than the set value Vdcg3r.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Zintegrowany przekształtnikowy układ wytwarzania energii elektrycznej napięcia przemiennego, zawierający połączony z regulatorem prędkości silnik i sprzężony z nim wałem generator, który jest podłączony z przekształtnikiem napięcia przemiennego na napięcie przemienne, składającego się z połączonych kaskadowo przekształtnika napięcia przemiennego na napięcie stałe, przekształtnika napięcia stałego na stałe, przekształtnika napięcia stałego na przemienne, połączonym z regulatorem prądu i napięcia, a jego wyjście połączone jest z filtrem dolnoprzepustowym w postaci cewki indukcyjnej połączonej z kondensatorem oraz zawierający zespół magazynu energii z przekształtnikiem napięcia przemiennego, znamienny tym, że do połączenia cewki indukcyjnej (105) z kondensatorem (153) jest przyłączony kolejno poprzez element pomiarowy napięcia (68), element pomiarowy prądu (55) i cewkę indukcyjną (106) przekształtnik napięcia stałego na przemienne (107) swym wyjściem przemienno- napięciowym, który swym wejściem stałoprądowym połączony jest z przekształtnikiem napięcia stałego na napięcie stałe (108) i ma przyłączony poprzez cewkę indukcyjną (49) i element pomiarowy prądu (46) magazyn energii (109) z równolegle połączonym elementem pomiarowym napięcia (110).1.Integrated AC power converter system, comprising a motor connected to the speed controller and a shaft coupled to it generator, which is connected to an AC to AC voltage converter, consisting of an AC to DC converter in cascade, DC voltage converter permanently, a DC to AC converter connected to the current and voltage regulator, and its output is connected to a low-pass filter in the form of an induction coil connected to a capacitor and containing an energy storage unit with an AC voltage converter, characterized in that for connecting the inductor ( 105) with a capacitor (153) is connected successively via a voltage measuring element (68), a current measuring element (55) and an inductor (106) a DC-to-AC converter (107) with its AC-voltage output, which by its the DC input is connected to a DC to DC voltage converter (108) and has an energy store (109) connected via an inductor (49) and a current sensing element (46) with a voltage sensing element (110) connected in parallel. 2. Zintegrowany układ według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że element pomiarowy prądu (55) połączony jest z wejściem (7') regulatora prądu (163), obwodu magazynowania energii (152), którego wejście (4') połączone jest z wyjściem (7') regulatora napięcia pośredniego (162) obwodu wytwarzania energii (151), zaś wyjście (4') zadajnika (84) obwodu wytwarzania energii (151) jest połączone z wejściem (1') regulatora prądu (163), a wyjście (6') regulatora napięcia pośredniego (162) jest połączone z wejściem (3') regulatora ładowania (167) obwodu magazynowania energii (152) oraz że wyjście (3') zadajnika (84) jest połączone z wejściem (1') regulatora ładowania (167), zaś wyjście elementu pomiarowego napięcia (54) jest połączone z wejściem (5') regulatora napięcia pośredniego (162) oraz z wejściem (5') zadajnika (84) wejściem (4') regulatora ładowania (167) przy czym wyjście (7') regulatora napięcia (164) obwodu wytwarzania energii jest połączone z wejściem (2') regulatora prądu (163) oraz z wejściem (3') sumatora (52).Integrated circuit according to claim 1, characterized in that the current sensing element (55) is connected to an input (7 ') of a current regulator (163), an energy storage circuit (152) whose input (4') is connected to an output ( 7 ') of the intermediate voltage regulator (162) of the power generating circuit (151), and the output (4') of the setter (84) of the power generating circuit (151) is connected to the input (1 ') of the current regulator (163) and the output (6) ') of the intermediate voltage regulator (162) is connected to the input (3') of the charge regulator (167) of the energy storage circuit (152) and that the output (3 ') of the setter (84) is connected to the input (1') of the charge regulator (167) ), and the output of the voltage sensing element (54) is connected to the input (5 ') of the intermediate voltage regulator (162) and to the input (5') of the setter (84) to the input (4 ') of the charge regulator (167), the output (7 ') of the voltage regulator (164) of the power generating circuit is connected to an input (2') of the current regulator (163) and to the input (3 ') of the adder (52).
PL406452A 2013-12-09 2013-12-09 Integrated converter-based system for producing electrical energy PL228281B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL406452A PL228281B1 (en) 2013-12-09 2013-12-09 Integrated converter-based system for producing electrical energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL406452A PL228281B1 (en) 2013-12-09 2013-12-09 Integrated converter-based system for producing electrical energy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL406452A1 PL406452A1 (en) 2015-06-22
PL228281B1 true PL228281B1 (en) 2018-03-30

Family

ID=53396688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL406452A PL228281B1 (en) 2013-12-09 2013-12-09 Integrated converter-based system for producing electrical energy

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL228281B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL406452A1 (en) 2015-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7106023B2 (en) Motor driving apparatus
JP7262092B2 (en) POWER CONTROLLER, POWER SUPPLY SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF
AU730833B2 (en) Hybrid generator apparatus
AU2010284447B2 (en) AC connected modules with line frequency or voltage variation pattern for energy control
US9985545B2 (en) DC-to-DC converter, power converter, power generation system, and method for DC-to-DC conversion
CN108701996B (en) Virtual inertia power supply supporting grid control
EP2818692A1 (en) Pumped storage system
EP2822163A1 (en) Power supply system
WO2011109746A2 (en) Controllers for battery chargers and battery chargers therefrom
JP2013138530A (en) Solar cell power generation system
JP2013102576A (en) Charge control system, charge control device, charge control method, and discharge control device
CA2945907A1 (en) No break power transfer for multi-source electrical power system
JP2017060303A (en) Power supply device
JP5887841B2 (en) Control system
KR101597678B1 (en) Small wind power generation systems and maximum power point tracking control method using DC-Link voltage variable of the grid-connected inverter
EP2131487A2 (en) Multi output voltage regulation of a synchronous generator in a power system
CA3074576C (en) Method for supplying wind energy plant components with energy and energy supply device and wind energy plant using the same
KR101764651B1 (en) Power applying apparatus and method for controlling connecting photovoltaic power generating apparatus
JP5742591B2 (en) Solar power generation equipment
JP2013102571A (en) Power supply device, power control system, and starting method of electrical apparatus
JP2013099207A (en) Control apparatus and control method
PL228281B1 (en) Integrated converter-based system for producing electrical energy
RU155652U1 (en) ELECTRIC ENERGY STORAGE SYSTEM AND ELECTRIC NETWORK OPTIMIZATION
JP5978596B2 (en) Control apparatus and control method
CN113196609A (en) Method for controlling an electrical device having a plurality of electrical devices, control unit and electrical device having such a control unit