RU2015412C1 - Ветроэнергетическая установка - Google Patents
Ветроэнергетическая установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2015412C1 RU2015412C1 SU914948671A SU4948671A RU2015412C1 RU 2015412 C1 RU2015412 C1 RU 2015412C1 SU 914948671 A SU914948671 A SU 914948671A SU 4948671 A SU4948671 A SU 4948671A RU 2015412 C1 RU2015412 C1 RU 2015412C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- power
- load
- generator
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Использование: в ветроэнергетике. Сущность изобретения: ветроэнергетическая установка включает в себя механически связанный с ротором генератор 2 датчик частоты вращения 3, электрический вход которого соединен с функциональным преобразователем 4, сумматор 8, соединенный своим входом с выходом функционального преобразователя 4, датчик мощности 11, соединенный со вторым входом сумматора 8 и нагрузкой 13, интегратор 7, подключенный к выходу сумматора 8, нуль-орган 6, блок управления непосредственным преобразователем частоты 12, входы которых соединены с выходом интегратора 7, управляемый выпрямитель 5, блок автоматической подачи газов 15, электрохимический генератор 16, инвертор 17, блок синхронизации 18 и непосредственный преобразователь частоты (НПЧ) 14. Один вход НПЧ 14 связан с блоком непосредственного преобразователя частоты 12, второй силовой вход - с силовым выходом генератора 2 переменного тока, а выход подключен к нагрузке 13. Вход блока синхронизации 18 соединен с выходом НПЧ 14. Один из входов инвертора 17 подключен к блоку синхронизации 18, другой соединен с электрохимическим генератором 16, а силовой его выход подключен к нагрузке 13. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ветроэнергетических установках, непрерывно обеспечивающих потребители электрической энергией переменного тока при изменяющейся мощности нагрузки и переменном ветровом потоке. Решение данной задачи возможно при совместной работе ветроэнергетической установки и накопителя электрической энергии. Поскольку потребление электрической энергии в течение суток не является величиной постоянной, то с уменьшением нагрузки при благоприятных условиях (большая скорость ветра) излишки энергии можно аккумулировать путем электролиза воды на водород и кислород, которые затем используются для получения электроэнергии с помощью топливных элементов. Причем, избытки вырабатываемого водорода можно применять в качестве энергоносителя для различных целей.
Известны ветроэнергетические установки, содержащие различные типы накопителей электрической энергии [1,2,3]. Основной недостаток таких систем - низкая экономичность установок при переменном ветровом потоке и изменяющейся мощности нагрузки.
Наиболее близким к предлагаемой установке является устройство для питания нагрузки постоянным током [3]. Низкая экономичность прототипа обусловлена невозможностью выбора оптимального режима по критерию вырабатываемой генератором мощности и меняющейся нагрузкой потребителя. Причиной этого является отсутствие в прототипе системы, обеспечивающей сравнение мощности вырабатываемой генератором при данном ветровом потоке и мощности потребителя в конкретный момент времени.
Цель изобретения - повышение КПД ветроэнергетической установки при переменной скорости ветра и изменяющейся величине нагрузки.
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее ветроагрегат, состоящий из ветродвигателя и генератора переменного тока, управляемый выпрямитель, соединенный с электрическим выходом генератора, электролизер, получающий питание от управляемого выпрямителя и обеспечивающий электролиз воды на водород и кислород, газовые газгольдеры, которые служат для хранения водорода и кислорода, поступающих из электролизера, блок автоматической подачи газов, соединенный с выходами газгольдеров и обеспечивающий подачу водорода и кислорода в период отсутствия ветрового потока, низкотемпературную водородно-кислородную топливную батарею (электрохимический генератор), вход которого соединен с блоком автоматической подачи газов, а его выход - с нагрузкой, дополнительно включены датчик частоты вращения, механически связанный с ротором генератора переменного тока, функциональный преобразователь, электрически соединенный с выходом датчика частоты вращения и обеспечивающий на выходе сигнал, пропорциональный кубической зависимости частоты вращения вала ветродвигателя, сумматор, который одним из своих входов соединен с выходом функционального преобразователя, датчик мощности формирующий сигнал, пропорциональный мощности потребителя в данный момент времени, который подается на второй вход сумматора, интегратор, на вход которого подается разностный сигнал с выхода сумматора, нуль-орган и блок управления непосредственным преобразователем частоты (НПЧ), входы которых соединены с выходом интегратора, один из выходов нуль-органа соединен с управляемым выпрямителем, а второй его выход соединен с блоком автоматической подачи газов, непосредственный преобразователь частоты, один из входов которого связан с блоком управления НПЧ, второй силовой его вход соединен со статорными обмотками генератора переменного тока, а его выход подключен к нагрузке, блок синхронизации, вход которого соединен с выходом НПЧ, инвертор, на один из входов которого поступает сигнал с блока синхронизации, второй его вход соединен с электрохимическим генератором, а силовой выход инвертора подключен к нагрузке.
Добавленные элементы составляют систему управления ветроэнергетической установкой и обеспечивают более экономичный и оптимальный режим ее работы при переменной скорости ветра и изменяющейся величине нагрузки.
Это объясняется тем, что сигнал на выходе нуль-органа формируется в зависимости от соотношения мощностей генератора и потребителя и поступает на управляемый выпрямитель ΔР, при избытке электрической мощности, вырабатываемой генератором, и на блок автоматической подачи газов -ΔР при ее недостатке. В первом случае часть мощности ветрогенератора через управляемый выпрямитель поступает на электролизер для электролиза воды на водород и кислород, а во втором случае - на блок автоматической подачи газов и электрохимический генератор, нагрузкой которого является инвертор, обеспечивающий питание потребителя переменным током стабильной частоты, синхронизация которой осуществляется блоком синхронизации. Таким образом, повышение экономичности установки возможно при наличии в ветроэнергетической установке системы управления, обеспечивающей оптимальное распределение вырабатываемой и накопленной энергии при переменной мощности генератора и изменяющейся величине нагрузки. Несмотря на значительные затраты электрической энергии на ее преобразование, этот процесс полезен, потому что потребление электрической энергии в течение суток сильно меняется, а, следовательно, в период уменьшения спpоса на электроэнергию можно аккумулировать водород и кислород, и при необходимости использовать их для получения электроэнергии с помощью водородно-кислородных топливных элементов.
На чертеже показана функциональная схема установки.
Ветроэнергетическая установка содержит ветродвигатель 1, механически связанный с генератором переменного тока 2 и датчиком частоты вращения 3, с выхода которого сигнал через функциональный преобразователь 4 поступает на сумматор 8, на другой вход которого подается сигнал с датчика мощности нагрузки 11, а выход сумматора через интегратор 7 соединен с блоком управления НПЧ 12, который управляет НЧП 14, обеспечивающим питание потребителей 13 напряжением стабильной частоты, и нуль-орган 6, который при избытке мощности ΔР соединен с управляемым выпрямителем 5 и через электролизер 10 с газовыми газгольдерами 9, а при ее недостатке - ΔР с блоком автоматической подачи газов 15 и через электрохимический генератор 16, инвертор 17 и блок синхронизации 18 - с потребителем 13.
Устройство работает следующим образом. В период ветрового режима ветродвигатель 1, приводит во вращение индуктор генератора переменного тока 2, который через непосредственный преобразователь частоты 14 отдает потребителю 13 электрическую мощность. При этом сигнал, пропорциональный установившемуся значению частоты вращения с датчика 3 поступает на функциональный преобразователь 4, реализующий кубическую зависимость выходного сигнала и далее на первый вход сумматора 8. На второй вход сумматора 8 подается сигнал с датчика мощности 11, пропорциональный мощности потребителя 13, в данный момент времени. С сумматора 8 сигнал, пропорциональный разности мощностей генератора 2 и потребителя 13, через интегрирующее устройство 7 поступает на блок управления НЧП 12 и нуль-орган 6. Для синтеза на выходе НПЧ 14 заданного напряжения стабильной частоты блок управления при Рг>Рн формирует прямую, а при Рг<Рн обратную последовательности фаз 4. При Рг=Рн сигнал на обоих выходах нуль-органа 6 отсутствует. При Рг>Рн на первом выходе нуль-органа формируется сигнал ΔР, под воздействием которого изменяется угол открывания тиристоров управляемого выпрямителя 5, нагрузкой которого служит электролизер 10, и происходит накопление водорода и кислорода в газовых газгольдерах 9. В случае, когда Рг<Рн на втором выходе нуль-органа 6 формируется сигнал -ΔР, который с выхода нуль-органа 6 поступает на блок автоматической подачи газов 15 из газгольдеров 9 к электрохимическому генератору 16, нагрузкой которого является инвертор 17. Для обеспечения параллельной работы НПЧ 14 и инвертора 17 на общий потребитель 13, что необходимо при Рг<Рн, применяется синхронизатор частоты и фазы выходных напряжений 18.
Таким образом, рассматриваемое устройство обеспечивает оптимальный режим работы.
Claims (1)
- ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая ветродвигатель, вал которого механически связан с генератором переменного тока, управляемый выпрямитель, вход которого соединен с силовым выходом генератора, электролизер воды, связанный своим входом с выходом управляемого выпрямителя, газовые газгольдеры хранения водорода и кислорода, соединенные с выходом электролизера воды, блок автоматической подачи газов, соединенный с выходами газгольдеров, электрохимический генератор, вход и выход которого соответственно соединены с блоком автоматической подачи газов и с нагрузкой, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД, установка дополнительно включает в себя механически связанный с ротором генератора датчик частоты вращения, электрический вход которого соединен с функциональным преобразователем, сумматор, соединенный своим входом с выходом функционального преобразователя, датчик мощности, соединенный с вторым входом сумматора и нагрузкой, интегратор, подключенный к выходу сумматора, нуль-орган и блок управления непосредственным преобразователем частоты, входы которых соединены с выходом интегратора, при этом один из выходов нуль-органа соединен с управляемым выпрямителем, а второй его выход - с блоком автоматической подачи газов, непосредственный преобразователь частоты, один из входов которого связан с блоком управления непосредственного преобразователя частоты, второй силовой его вход соединен с силовым выходом генератора переменного тока, а его выход подключен к нагрузке, блок синхронизации, вход которого соединен с выходом непосредственного преобразователя частоты, инвертор, один из входов которого подключен к блоку синхронизации, второй его вход соединен с электрохимическим генератором, а силовой его выход подключен к нагрузке.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914948671A RU2015412C1 (ru) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Ветроэнергетическая установка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914948671A RU2015412C1 (ru) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Ветроэнергетическая установка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015412C1 true RU2015412C1 (ru) | 1994-06-30 |
Family
ID=21580939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU914948671A RU2015412C1 (ru) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Ветроэнергетическая установка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2015412C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2596904C2 (ru) * | 2011-12-12 | 2016-09-10 | Воббен Пропертиз Гмбх | Способ работы ветроэнергетической установки или, соответственно, ветрового парка |
EA024944B1 (ru) * | 2012-12-26 | 2016-11-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" | Водородная установка для использования энергии восполняемых источников с сезонно-цикловым режимом энергопотребления |
-
1991
- 1991-04-08 RU SU914948671A patent/RU2015412C1/ru active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1300625, кл. H 02P 9/00, F 03D 9/00, 1987. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1188367, кл. F 03G 7/00, 1985. * |
3. Авторское свидетельство СССР N 455401, кл. F 03D 9/02, 1974. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2596904C2 (ru) * | 2011-12-12 | 2016-09-10 | Воббен Пропертиз Гмбх | Способ работы ветроэнергетической установки или, соответственно, ветрового парка |
US9541067B2 (en) | 2011-12-12 | 2017-01-10 | Wobben Properties Gmbh | Method for operating a wind turbine or a wind farm |
EA024944B1 (ru) * | 2012-12-26 | 2016-11-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" | Водородная установка для использования энергии восполняемых источников с сезонно-цикловым режимом энергопотребления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ahmed et al. | Development of an efficient utility interactive combined wind/photovoltaic/fuel cell power system with MPPT and DC bus voltage regulation | |
Enslin | Maximum power point tracking: a cost saving necessity in solar energy systems | |
Mohammedi et al. | Comparative assessment for the feasibility of storage bank in small scale power photovoltaic pumping system for building application | |
Hu et al. | Model predictive control of smart microgrids | |
Zentani et al. | DC-DC boost converter with P&O MPPT applied to a stand-alone small wind turbine system | |
Slouma et al. | Frequency separation model based on infinite-impulse response filter applied to hybrid power generation intended for residential sector | |
RU2015412C1 (ru) | Ветроэнергетическая установка | |
Gbadega et al. | Modeling and control of grid-connected solar-wind hybrid micro-grid system with multiple-input ćuk DC-dc converter for household & high power applications | |
El-Sayed et al. | An efficient hybrid wave/photovoltaic scheme for energy supply in remote areas | |
Nayar | Stand alone wind/diesel/battery hybrid energy systems | |
Puchalapalli et al. | A grid interactive microgrid based on wind driven dfig and solar pv array with regulated power flow functionality | |
Hemdana et al. | Hybrid electrical power supply for an electric propelled boat | |
Tatikayala et al. | Takagi-Sugeno fuzzy based controllers for grid connected PV-wind-battery hybrid system | |
Magureanu et al. | A DC distribution network with alternative sources | |
RU2476970C1 (ru) | Электроэнергетическая система на возобновляемых источниках энергии | |
RU2680642C1 (ru) | Ветросолнечная установка автономного электроснабжения | |
Elmorshedy et al. | Hybrid Renewable Microgrid System Based DC-bus Scheme for Residential Load Applications | |
RU45056U1 (ru) | Автономная электростанция | |
Ranjan et al. | A Novel Control Approach for Grid-Integrated DFIG Driven Wind Energy Systems | |
Singh et al. | Islanded Microgrid Integrating Hybrid Power Generation and Energy Storage Unit | |
Bose et al. | Stand-alone renewable energy system based on hydrogen production | |
Sharma et al. | PV-Wind Hybrid System with Fuel Cell & Electrolyzer | |
RU45060U1 (ru) | Ветродизельная энергоустановка с бесперебойным питанием | |
WO2023033139A1 (ja) | 蓄電・放電システム | |
Ma et al. | Study on deadbeat control strategy for grid-connected distributed generation system |