RU186110U1 - Ветрогенератор - Google Patents
Ветрогенератор Download PDFInfo
- Publication number
- RU186110U1 RU186110U1 RU2018113560U RU2018113560U RU186110U1 RU 186110 U1 RU186110 U1 RU 186110U1 RU 2018113560 U RU2018113560 U RU 2018113560U RU 2018113560 U RU2018113560 U RU 2018113560U RU 186110 U1 RU186110 U1 RU 186110U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- windings
- generator
- phase
- rotor
- sections
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 50
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 8
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/04—Automatic control; Regulation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Ветрогенератор состоит из ветроколеса, связанного механическим валом с ротором трехфазного синхронного электрического генератора с постоянными магнитами, каждая двухсекционная фазная обмотка статора которого через контактные группы и выпрямительно-зарядное устройство соединена с аккумулятором и инвертором, подключенным к нагрузке, измеритель скорости вращения ротора и компаратор.
При низкой скорости вращения ротора измеритель скорости вращения ротора формирует сигнал, в соответствии с которым компаратор управляет обмотками реле и соответственно контактными группами таким образом, что секции обмоток соединяются последовательно. Выходное напряжение равно сумме напряжений обмоток, активное сопротивление равно сумме сопротивлений секций обмоток.
При увеличении скорости ветра и, соответственно скорости вращения ротора, увеличивается величина э.д.с. обмоток статора генератора, компаратор формирует сигнал, который переключает реле, контактные группы которых соединяют секции фазных обмоток статора параллельно, ток заряда при этом уменьшается, но также уменьшается и мощность, рассеиваемая на активных сопротивлениях обмоток.
Таким образом, коммутируя секции двухсекционных фазных обмоток последовательно или параллельно в зависимости от скорости вращения ротора, достигается возможность начинать заряд аккумулятора при малых скоростях вращения ротора генератора, при повышенных скоростях вращения ротора генератора исключать индуцирование повышенного напряжения на фазных обмотках и исключается необходимость подключения дополнительной нагрузки, понижается рассеяние мощности на активном сопротивлении фазных обмоток статора.
Description
Полезная модель относится к области ветроэнергетики и может быть использована в ветроэлектрических агрегатах для повышения энергетической эффективности ветрогенератора.
Известен ряд ветроэнергетических установок, например АВЭ-250С [Неисчерпаемая энергия. Кн. 2. Ветроэнергетика / B.C. Кривцов, А.М Алейников, А.И. Яковлев. - Харьков: Нац. аэрокосм, ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 2004, - 519 с.], содержащих ветроколесо, генератор, привод, изменяющий угол установки лопастей. В установках управляется угол положения лопастей с целью максимального использования энергии ветрового потока и исключения перегрузки генератора при высоких скоростях ветра.
К недостаткам устройства можно отнести высокую пусковую скорость ветра 5 м/с, при этом расчетная скорость ветра, при которой обеспечивается отдача номинальной мощности с генератора, составляет 13,2 м/с. Ветрогенератор отдает мощность в нагрузку или заряжает аккумуляторы только при высоких скоростях ветра, а при низких скоростях работает в режиме холостого хода.
Известен способ управления ветроэнергетической установкой (патент РФ №2133375), состоящей из ветродвигателя, передаточного устройства и генератора электрической энергии, при котором в качестве управляющего параметра используют частоту вращения вала генератора, в зависимости от производимой ветроэнергетической установкой энергии осуществляют изменение схемы коммутации обмоток электрогенератора и подключения электрической нагрузки к генератору электрической энергии, при этом при достижении частотой вращения значения, превышающего заданные значения вырабатываемой мощности, подключают нагрузки, соответствующие вырабатываемой ветроэнергетической установкой энергии.
В полезной модели определяется скорость вращения ротора ветрогенератора и соответствующая этой скорости вырабатываемая электроэнергия. При превышении заданных пороговых значений вырабатываемой мощности изменяется схема коммутации обмоток генератора и нагрузки, обеспечивая оптимальный режим генератора и исключая его перегрузку.
К недостаткам способа относятся использование в схеме генератора дополнительной нагрузки, которая будет потреблять часть генерируемой электрической мощности вместо того, чтобы отдавать эту мощность в нагрузку.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ управления стартер-генераторной системой переменного тока и устройство для его реализации (заявка на изобретение РФ №2012125281), заключающийся в том, что при работе системы в генераторном режиме выходное напряжение генератора регулируют с помощью его подгрузки реактивным током с отстающим либо опережающим коэффициентом мощности, одновременно дополнительно регулируя диапазон изменения выходного напряжения генератора путем изменения количества задействованных секций фазных обмоток, производимого с помощью двунаправленных симметричных управляемых ключей в соответствии с величиной отклонения выходного напряжения от заданного значения.
Недостатком способа является передача электроэнергии в нагрузку только при высоких скоростях вращения ротора генератора, кроме этого, при высоких скоростях вращения ротора подгрузка генератора реактивным током вызывает дополнительные потери мощности.
Ветрогенераторы рассчитывают на определенный диапазон используемых скоростей ветра. В низкоскоростных генераторах передача вырабатываемой электроэнергии в нагрузку и, в частности, заряд аккумуляторов осуществляется уже при минимальных скоростях вращения ротора, при этом при больших скоростях вращения ротора генератор на обмотках статора индуцируется повышенное напряжение. В этом режиме к генератору подключается балластная нагрузка, в которой рассеивается избыточная мощность. Кроме этого, на активном сопротивлении проводов обмотки статора генератора происходит значительное рассеяние мощности, прямо пропорциональное индуцируемому напряжению и соответственно току, протекающему через обмотки.
В высокоскоростных генераторах начало передачи электроэнергии от генератора в нагрузку и, в частности, заряд аккумуляторов происходит при достаточно высоких скоростях вращения ротора, а низкие скорости вращения не используются.
Задачей полезной модели является повышение энергетической эффективности ветрогенератора путем выделения двух диапазонов скорости вращения ротора и изменения схемы подключения трех двухсекционных фазных обмоток статора с помощью контактных групп А, В и С таким образом, что в зависимости от скорости вращения ротора первая и вторая секции трех двухсекционных фазных обмоток статора коммутируются последовательно или параллельно, при этом генератор выполнен таким образом, что заряд аккумулятора начинается уже при минимальной скорости вращения ротора, при увеличении скорости вращения секции двухсекционных фазных обмоток коммутируются параллельно, при этом суммарное вырабатываемое напряжение на них уменьшается в два раза, а сопротивление обмоток уменьшается в два раза, при этом не происходит превышение генерируемой мощности и уменьшается потери мощности на активном сопротивлении обмоток.
Поставленная задача решается тем, что в устройство, состоящее из ветроколеса, связанного механическим валом с трехфазным ротором синхронного электрического генератора с постоянными магнитами, каждая двухсекционная фазная обмотка статора которого через контактные группы и выпрямительно-зарядное устройство соединена с аккумулятором и инвертором, подключенным к нагрузке, согласно полезной модели, в устройстве дополнительно к первой секции двухсекционной фазной обмотки статора подключен измеритель частоты, выходом связанный с компаратором, к выходу которого подключена обмотка реле, которое изменяет схему подключения трех двухсекционных фазных обмоток статора с помощью контактных групп А, В и С таким образом, что в зависимости от скорости вращения ротора первая и вторая секции трех двухсекционных фазных обмоток статора коммутируются последовательно или параллельно.
Структурная схема ветрогенератора представлена на фиг. 1. Ветроколесо 1 связано механическим валом 2 с ротором трехфазного синхронного электрического генератора с постоянными магнитами 3, при этом первая 14 и вторая 15 секции двухсекционной обмотки фазы А статора подключены ко входам контактной группы А 4, аналогично подключены обмотки фаз В и С соответственно ко входам контактных групп В 5 и С 6. Выходы контактных групп А, В и С 4, 5 и 6 подключены ко входам выпрямительно-зарядного устройства 10, выходом связанного с аккумулятором 11 и инвертором 12, питающим нагрузку 13.
К любой секции любой двухсекционной фазной обмотки подключен измеритель скорости вращения ротора 7, связанный с компаратором 8, выходом соединенным с обмоткой реле 9.
На фиг. 2 показано последовательное соединение первой 14 и второй 15 секций двухсекционной фазной обмотки с помощью первого 16 и второго 17 контактов реле, а на фиг. 3 показано параллельное соединение секций обмоток.
Устройство работает следующим образом.
Величина напряжения обмоток статора синхронного генератора с постоянными магнитами прямо пропорциональна скорости вращения ротора. По этой причине при малых скоростях вращения ротора величина генерируемого напряжения меньше пороговой величины, необходимой для начала заряда аккумулятора. При высоких скоростях вращения ротора напряжение, генерируемое на обмотках велико и вследствие этого потери мощности, обусловленные активным сопротивлением проводов обмоток, велики. При дальнейшем увеличении скорости вращения ротора необходимо сбрасывать часть мощности в балластную нагрузку.
Предлагаемое техническое решение устраняет указанные недостатки. При низкой скорости вращения ротора измеритель скорости вращения ротора формирует сигнал, в соответствии с которым компаратор управляет реле и соответственно его контактными группами таким образом, что коммутируется схема, показанная на фиг. 2. В этом случае обе секции двухсекционных фазных обмоток соединены последовательно, индуцируемое напряжение U1фазы=Е1+Е2, где E1, Е2 - э.д.с, индуцируемые каждой секцией обмотки фазы, при этом E1=E2=КV, где К - коэффициент пропорциональности, V - скорость вращения ротора. Суммарное активное сопротивление обмоток будет равно R1Σ=R1+R2.
При увеличении скорости ветра и, соответственно скорости вращения ротора, увеличивается величина э.д.с. обмоток статора генератора, компаратор формирует сигнал, который переключает реле, контактные группы которого соединяют секции фазных обмоток статора параллельно по схеме, показанной на фиг. 3.
В этом случае U2фазы=U1фазы/2, R2Σ=(R1*R2)/(R1+R2). Ток заряда при этом уменьшается, но также уменьшается и мощность, рассеиваемая на активных сопротивлениях обмоток.
Таким образом, коммутируя секции двухсекционных фазных обмоток последовательно или параллельно, достигается возможность начинать заряд аккумулятора при малых скоростях вращения ротора генератора, при повышенных скоростях вращения ротора генератора исключать индуцирование повышенного напряжения на фазных обмотках и необходимость подключения дополнительной нагрузки, понизить рассеяние мощности на активном сопротивлении фазных обмоток статора.
Claims (1)
- Ветрогенератор, состоящий из ветроколеса, связанного механическим валом с ротором трехфазного синхронного электрического генератора с постоянными магнитами, каждая двухсекционная фазная обмотка статора которого через контактные группы и выпрямительно-зарядное устройство соединена с аккумулятором и инвертором, подключенным к нагрузке, отличающийся тем, что к любой секции любой двухсекционной фазной обмотки статора подключен измеритель скорости вращения ротора, выходом связанный с компаратором, к выходу которого подключена обмотка реле, которое изменяет схему подключения трех двухсекционных фазных обмоток статора с помощью контактных групп А, В и С таким образом, что в зависимости от скорости вращения ротора первая и вторая секции трех двухсекционных фазных обмоток статора коммутируются последовательно или параллельно.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018113560U RU186110U1 (ru) | 2018-04-13 | 2018-04-13 | Ветрогенератор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018113560U RU186110U1 (ru) | 2018-04-13 | 2018-04-13 | Ветрогенератор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU186110U1 true RU186110U1 (ru) | 2019-01-09 |
Family
ID=64958792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018113560U RU186110U1 (ru) | 2018-04-13 | 2018-04-13 | Ветрогенератор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU186110U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2754455C1 (ru) * | 2020-12-18 | 2021-09-02 | Евгений Николаевич Коптяев | Способ управления электроэнергетической системой с ветрогенераторами |
RU212697U1 (ru) * | 2022-02-22 | 2022-08-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Ветроэнергетическая двухгенераторная установка |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1098527A3 (ru) * | 1978-08-17 | 1984-06-15 | Юнайтед Текнолоджиз Корпорейшн (Фирма) | Система управлени ветр ной турбиной |
RU2394339C1 (ru) * | 2009-07-08 | 2010-07-10 | Алексей Николаевич Белашов | Модульная универсальная электрическая машина белашова |
UA92844C2 (en) * | 2009-05-22 | 2010-12-10 | Национальный Научный Центр "Институт Механизации И Электрификации Сельского Хозяйства" Украинской Академии Аграрных Наук | Wind charger |
CN102170259A (zh) * | 2010-02-25 | 2011-08-31 | 陈国宝 | 多定子风力发电换气两用机控制器 |
RU2430463C2 (ru) * | 2006-01-20 | 2011-09-27 | Саутвест Виндпауэр, Инк. | Контроллер торможения и элементы управления его включением для ветровой турбины |
-
2018
- 2018-04-13 RU RU2018113560U patent/RU186110U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1098527A3 (ru) * | 1978-08-17 | 1984-06-15 | Юнайтед Текнолоджиз Корпорейшн (Фирма) | Система управлени ветр ной турбиной |
RU2430463C2 (ru) * | 2006-01-20 | 2011-09-27 | Саутвест Виндпауэр, Инк. | Контроллер торможения и элементы управления его включением для ветровой турбины |
UA92844C2 (en) * | 2009-05-22 | 2010-12-10 | Национальный Научный Центр "Институт Механизации И Электрификации Сельского Хозяйства" Украинской Академии Аграрных Наук | Wind charger |
RU2394339C1 (ru) * | 2009-07-08 | 2010-07-10 | Алексей Николаевич Белашов | Модульная универсальная электрическая машина белашова |
CN102170259A (zh) * | 2010-02-25 | 2011-08-31 | 陈国宝 | 多定子风力发电换气两用机控制器 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2754455C1 (ru) * | 2020-12-18 | 2021-09-02 | Евгений Николаевич Коптяев | Способ управления электроэнергетической системой с ветрогенераторами |
RU2787630C1 (ru) * | 2021-10-11 | 2023-01-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Система управления ветрогенератором |
RU212697U1 (ru) * | 2022-02-22 | 2022-08-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Ветроэнергетическая двухгенераторная установка |
RU2802054C1 (ru) * | 2023-02-13 | 2023-08-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Система автономного электроснабжения |
RU219901U1 (ru) * | 2023-04-26 | 2023-08-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Ветрогенератор с коммутируемыми бифилярными фазными обмотками |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1610456B1 (en) | Dual mode rectifier, system and method | |
CN104660129B (zh) | 开关磁阻风力发电机控制系统及控制方法 | |
CN102035309A (zh) | 用于在风力涡轮机中产生功率的方法及设备 | |
CN109639204A (zh) | 基于十二相永磁同步电机的飞轮储能控制系统及控制方法 | |
RU186110U1 (ru) | Ветрогенератор | |
Levy | Stand alone induction generators | |
RU159413U1 (ru) | Ветроэнергетическая установка | |
JP3712895B2 (ja) | 太陽電池による機械動力発生システム | |
RU2787630C1 (ru) | Система управления ветрогенератором | |
US9200617B2 (en) | Wind turbine for generating electric energy | |
CN211744028U (zh) | 航空发电永磁发电机的短路保护结构 | |
Crisbin et al. | Analysis of PFC cuk and PFC sepic converter based intelligent controller fed BLDC motor drive | |
RU217709U1 (ru) | Ветроэнергетическая установка с девятифазным генератором | |
RU219734U1 (ru) | Ветроэнергетическое двухгенераторное устройство для выработки электроэнергии в расширенном диапазоне ветровых скоростей | |
RU2701169C9 (ru) | Малогабаритная система генерирования постоянного тока | |
Daly et al. | Modelling and control of a wind-driven induction generator for water storage heating | |
RU113615U1 (ru) | Автономная система бесперебойного электроснабжения, использующая возобновляемый источник энергии | |
RU219901U1 (ru) | Ветрогенератор с коммутируемыми бифилярными фазными обмотками | |
CN104993627A (zh) | 一种转子工频交流励磁的三相交流调速电动机 | |
WO2014073030A1 (ja) | 発電システム及び風力発電システム | |
RU86810U1 (ru) | Вентильный двигатель на основе регулируемого трехфазного асинхронного | |
Buck et al. | A Phase Current Peak Prediction Technique to Increase the Output Power of Switched Reluctance Generators for Wind Turbines | |
Shchur et al. | Analysis of methods of electrical load of permanent magnet synchronous generator for small wind turbines | |
RU55224U1 (ru) | Асинхронный двигатель для безредукторного электропривода | |
RU2752229C1 (ru) | Бесконтактная бесперебойная генераторная установка на базе сдвоенной машины двойного питания |