RU2133375C1 - Method for controlling windmill electric generating plant - Google Patents

Method for controlling windmill electric generating plant Download PDF

Info

Publication number
RU2133375C1
RU2133375C1 RU98104148A RU98104148A RU2133375C1 RU 2133375 C1 RU2133375 C1 RU 2133375C1 RU 98104148 A RU98104148 A RU 98104148A RU 98104148 A RU98104148 A RU 98104148A RU 2133375 C1 RU2133375 C1 RU 2133375C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
generator
speed
wind power
electric energy
energy
Prior art date
Application number
RU98104148A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.В. Чебодаев
А.В. Бастрон
Original Assignee
Красноярский государственный аграрный университет
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 Красноярский государственный аграрный университет filed Critical Красноярский государственный аграрный университет
Priority to RU98104148A priority Critical patent/RU2133375C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2133375C1 publication Critical patent/RU2133375C1/en

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

FIELD: wind-power engineering for industry and agriculture. SUBSTANCE: loads are connected to n- pole induction motor used as electric power generator depending on amount of electricity generated by power plant; as soon as generator speed rises above minimal synchronous speed, with n-pole motor connected to maximal number of poles, bank of capacitors and respective minimal load are connected to generator according to electric energy generated by power plant; after generator speed rises above next synchronous speed with n-pole motor connected to next number of poles, additional bank of capacitors and additional load corresponding to electric energy generated by power plant are connected. EFFECT: improved amount and quality of electric energy generated, enlarged functional capabilities of variable-speed induction motors used as generators. 1 dwg

Description

Изобретение относится к промышленности и сельскому хозяйству, в частности к ветроэнергетике, и предназначено для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. The invention relates to industry and agriculture, in particular to wind energy, and is intended to convert wind energy into electrical energy.

Известно, что асинхронный двигатель можно использовать в качестве генератора переменного тока. It is known that an induction motor can be used as an alternator.

Недостатком данной схемы является работа асинхронного двигателя в качестве генератора только при одной частоте вращения. The disadvantage of this scheme is the operation of an induction motor as a generator at only one speed.

Известен ветроэнергетический агрегат АВЭУ-б, состоящий из ветроэлектрического агрегата, электронасосного агрегата, датчика вырабатываемой мощности, коммутирующего устройства, снабженного многоуровневым компаратором. Электронасосный агрегат включает не менее двух электронасосов, а коммутирующее устройство выполнено в виде управляемых ключей, число которых равно числу электронасосов. В зависимости от скорости ветра и вырабатываемой энергии подключаются один или несколько насосов, потребляемая энергия которых соответствует вырабатываемой. Known wind power unit AVEU-b, consisting of a wind power unit, an electric pump unit, a generated power sensor, a switching device equipped with a multi-level comparator. An electric pump unit includes at least two electric pumps, and the switching device is made in the form of controlled keys, the number of which is equal to the number of electric pumps. Depending on the wind speed and the generated energy, one or several pumps are connected, the consumed energy of which corresponds to the generated.

Недостатками данной установки являются сложная схема частотного регулирования электрической сети для питания электронасосов и как следствие этого, высокая стоимость и сложность применения в сельском хозяйстве. The disadvantages of this installation are the complex frequency control circuit of the electric network for powering electric pumps and, as a result, the high cost and complexity of application in agriculture.

В качестве прототипа взята автоветроэлектростанция со ступенчатой загрузкой, содержащая ветродвигатель, рассчитанный на мощность минимум двух генераторов, сами генераторы и систему ступенчатой загрузки и ориентации на ветер. Способ ступенчатой загрузки осуществляется в зависимости от скорости ветра, с увеличением которой подключаются дополнительные генераторы соответствующие мощности подводимой с ветродвигателя. As a prototype, a step-loading auto-power plant was taken, containing a wind turbine designed for a power of at least two generators, the generators themselves and a step-loading system and orientation to the wind. The method of step loading is carried out depending on the wind speed, with the increase of which additional generators are connected corresponding to the power supplied from the wind turbine.

Недостатками являются высокая стоимость прототипа, сложная механическая конструкция и схема управления затрудняют применение его в сельском хозяйстве. The disadvantages are the high cost of the prototype, the complex mechanical design and control scheme make it difficult to use in agriculture.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение количества и качества электрической энергии, производимой ветроэнергетической установкой, расширение функциональных возможностей применения асинхронных многоскоростных электродвигателей в качестве генераторов. The objective of the invention is to increase the quantity and quality of electric energy produced by a wind power installation, expand the functionality of the use of asynchronous multi-speed electric motors as generators.

Указанная задача решается тем, что в отличие от прототипа, подключение электрической нагрузки к асинхронному n-полюсному электродвигателю, принятому в качестве генератора электрической энергии, производят в зависимости от производимой ветроэнергетической установкой энергии, при этом при достижении частотой вращения значения, превышающего минимальную синхронную частоту при соединении n-полюсного асинхронного электродвигателя с максимальным числом полюсов, к генератору подключают батарею конденсаторов и соответствующую минимальную нагрузку в соответствии с вырабатываемой ветроэнергетической установкой энергией, а с увеличением частоты вращения вала генератора при достижении частотой вращения значения, превышающего следующую синхронную частоту при соединении n-полюсного асинхронного электродвигателя со следующим числом полюсов, подключают дополнительную батарею конденсаторов и дополнительную нагрузку, соответствующую вырабатываемой ветроэнергетической установкой энергии. This problem is solved in that, unlike the prototype, the electrical load is connected to an asynchronous n-pole electric motor adopted as an electric energy generator, depending on the energy produced by the wind power installation, while when the rotation speed reaches a value that exceeds the minimum synchronous frequency at connecting an n-pole induction motor with a maximum number of poles, connect a capacitor bank and the corresponding minimum the load in accordance with the energy generated by the wind power installation, and with an increase in the rotational speed of the generator shaft when the rotation speed reaches a value exceeding the next synchronous frequency when connecting the n-pole asynchronous electric motor with the following number of poles, an additional capacitor bank and an additional load corresponding to the generated wind power installation are connected energy.

Способ управления ветроэнергетической установкой поясняется с помощью устройства, представленного на чертеже. The method of controlling a wind power installation is illustrated using the device shown in the drawing.

На чертеже изображен общий вид устройства. The drawing shows a General view of the device.

Ветроэнергетическая установка содержит ветродвигатель 1, связанный через передаточное устройство 2 с асинхронным многоскоростным двигателем 3, обмотки которого соединяются по одной из трех схем /звезда, треугольник, двойная звезда/ в зависимости от реле скорости 4, включающее своими контактами 4 /4а, 4б, 4в/ в соответствии от частоты вращения ротора соответствующие магнитные пускатели 5, 6, 7, 8. При частоте вращения ротора, меньшей 1000 об/мин, реле скорости 4 контактом 4а включит магнитный пускатель 5, который соединит обмотки по схеме треугольник и при достижении номинальной частоты вращения ротора двигателя, равной 750 об/мин, двигатель станет вырабатывать электрическую энергию при помощи батареи конденсаторов 9, вырабатывающей емкостной ток возбуждения. В тот же момент времени через замыкающийся контакт магнитного пускателя 5 включается магнитный пускатель 10, подключающий минимальную нагрузку 11. Увеличение скорости ветра, при которой частота вращения ротора двигателя превысит номинальную частоту вращения, при соединении обмоток по схеме двойная звезда, то есть 1000 оборотов в минуту, реле скорости 4 отключит магнитный пускатель 5 контактом 4а и включит магнитные пускатели 6 и 7 контактом 4б, которые соединяют обмотки двигателя по схеме двойная звезда с дополнительной батареей конденсаторов 12, двигатель в этом случае будет вырабатывать больше электрической энергии, чем в первом случае. В тот же момент времени через замыкающийся контакт магнитного пускателя 7 включается магнитный пускатель 13, подключающий минимальную нагрузку 14. Когда частота вращения ротора двигателя превысит номинальную частоту вращения при соединении обмоток по схеме звезда, то есть 1500 оборотов в минуту, реле скорости 4 отключит магнитные пускатели 6 и 7 контактом 4б и включит магнитный пускатель 8 контактом 4 в, который соединит обмотки двигателя по схеме звезда с дополнительной батареей конденсаторов 15, что будет соответствовать максимальной вырабатываемой мощности. В тот же момент времени через замыкающийся контакт магнитного пускателя 8 включается магнитный пускатель 16, подключающий минимальную нагрузку 17. Количество вырабатываемой ветроэнергетической установкой электрической энергии увеличивается за счет использования асинхронного многоскоростного электродвигателя с переключением числа пар полюсов и рационального использования энергии ветрового потока. The wind power installation contains a wind turbine 1 connected through a transmission device 2 with an asynchronous multi-speed motor 3, the windings of which are connected in one of three circuits / star, delta, double star / depending on speed relay 4, including 4 / 4a, 4b, 4c with its contacts / in accordance with the rotor speed, the corresponding magnetic starters 5, 6, 7, 8. When the rotor speed is less than 1000 rpm, the speed relay 4 will connect contact 4a with a magnetic starter 5, which will connect the windings according to the triangle when the nominal frequency of engine rotor rotation of 750 rev / min, the engine will generate electrical energy by means of batteries of capacitors 9, generating capacitive excitation current. At the same time, through the closing contact of the magnetic starter 5, a magnetic starter 10 is connected, connecting the minimum load 11. An increase in wind speed at which the rotor speed of the motor exceeds the rated speed when connecting the windings according to the double star circuit, i.e. 1000 rpm , the speed relay 4 will turn off the magnetic starter 5 with pin 4a and turn on the magnetic starters 6 and 7 with pin 4b, which connect the motor windings according to the double star circuit with an additional capacitor bank 12, the engine in this case will generate more electric energy than in the first case. At the same time, through the closing contact of the magnetic starter 7, a magnetic starter 13 is connected, connecting the minimum load 14. When the rotational speed of the motor rotor exceeds the nominal speed when connecting the windings in the star circuit, i.e. 1500 rpm, the speed relay 4 will disconnect the magnetic starters 6 and 7 by contact 4b and turn on the magnetic starter 8 by contact 4 in, which will connect the motor windings according to the star circuit with an additional capacitor bank 15, which will correspond to the maximum output power required. At the same time, through the closing contact of the magnetic starter 8, a magnetic starter 16 is connected, connecting the minimum load 17. The amount of electric energy generated by the wind power installation is increased due to the use of an asynchronous multi-speed electric motor with switching the number of pole pairs and the rational use of wind flow energy.

Способ управления ветроэнергетической установкой может быть легко реализован в производстве, так как асинхронные многоскоростные двигатели и все вспомогательное электрооборудование широко используется в промышленности. The method of controlling a wind power installation can be easily implemented in production, since asynchronous multi-speed motors and all auxiliary electrical equipment are widely used in industry.

Claims (1)

Способ управления ветроэнергетической установкой, состоящей из ветродвигателя, передаточного устройства и генератора электрической энергии, при котором в качестве управляющего параметра используют частоту вращения вала генератора, отличающийся тем, что подключение электрической нагрузки к асинхронному n-полюсному электродвигателю, принятому в качестве генератора электрической энергии, производят в зависимости от производимой ветроэнергетической установкой энергии, при этом при достижении частотой вращения значения, превышающего минимальную синхронную частоту при соединении n-полюсного асинхронного электродвигателя с максимальным числом полюсов, к генератору подключают батарею конденсаторов и соответствующую минимальную нагрузку в соответствии с вырабатываемой ветроэнергетической установкой энергией, а с увеличением частоты вращения вала генератора при достижении частотой вращения значения, превышающего следующую синхронную частоту при соединении n-полюсного асинхронного электродвигателя со следующим числом полюсов, подключают дополнительную батарею конденсаторов и дополнительную нагрузку, соответствующую вырабатываемой ветроэнергетической установкой энергии. A method of controlling a wind power installation consisting of a wind turbine, a transmission device and an electric energy generator, in which the frequency of rotation of the generator shaft is used as a control parameter, characterized in that the electrical load is connected to an asynchronous n-pole electric motor adopted as an electric energy generator, depending on the energy produced by the wind power installation, while when the speed reaches a value exceeding minimum synchronous frequency when connecting an n-pole induction motor with a maximum number of poles, a capacitor bank and the corresponding minimum load are connected to the generator in accordance with the energy generated by the wind power installation, and with an increase in the generator shaft speed when the speed reaches a value exceeding the next synchronous frequency at connecting the n-pole induction motor to the next number of poles, connect an additional battery condensers and additional workload generated by the wind power installation the corresponding energy.
RU98104148A 1998-03-05 1998-03-05 Method for controlling windmill electric generating plant RU2133375C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98104148A RU2133375C1 (en) 1998-03-05 1998-03-05 Method for controlling windmill electric generating plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98104148A RU2133375C1 (en) 1998-03-05 1998-03-05 Method for controlling windmill electric generating plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2133375C1 true RU2133375C1 (en) 1999-07-20

Family

ID=20203049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98104148A RU2133375C1 (en) 1998-03-05 1998-03-05 Method for controlling windmill electric generating plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2133375C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002020983A1 (en) * 2000-09-04 2002-03-14 Monsoon Co. Ltd. Energy conversion method
RU2530194C2 (en) * 2012-08-13 2014-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГБОУ ВПО АЧГАА) Control method of wind-driven power plant, and device for its implementation
RU2564531C1 (en) * 2011-08-23 2015-10-10 Воббен Пропертиз Гмбх Procedure for operating wind-driven power plant
RU2717172C1 (en) * 2016-08-19 2020-03-18 Воббен Пропертиз Гмбх Wind-driven power plant control method
RU2787630C1 (en) * 2021-10-11 2023-01-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) Wind turbine control system

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002020983A1 (en) * 2000-09-04 2002-03-14 Monsoon Co. Ltd. Energy conversion method
RU2564531C1 (en) * 2011-08-23 2015-10-10 Воббен Пропертиз Гмбх Procedure for operating wind-driven power plant
RU2530194C2 (en) * 2012-08-13 2014-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГБОУ ВПО АЧГАА) Control method of wind-driven power plant, and device for its implementation
RU2717172C1 (en) * 2016-08-19 2020-03-18 Воббен Пропертиз Гмбх Wind-driven power plant control method
US10683846B2 (en) 2016-08-19 2020-06-16 Wobben Properties Gmbh Method for controlling a wind turbine
RU2787630C1 (en) * 2021-10-11 2023-01-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) Wind turbine control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7923853B2 (en) Methods of synchronizing a plurality of generators
WO1988007782A1 (en) Electric generator
JP2015511108A (en) Operation method of electric unit for pumped storage power plant
Pandey Performance analysis of PMSG wind turbine at variable wind speed
US20180331643A1 (en) Power generation system and a method for operating the same
Nijat Selection of the type of electric generators for a wind electric installation
CN110785906A (en) Method and system for increasing electrical power produced by a power generation system
RU2133375C1 (en) Method for controlling windmill electric generating plant
CN201331570Y (en) 60 Hz double feed asynchronous generator testing system in 50 Hz electric fence
RU2363090C1 (en) Electric generating plant
Muljadi et al. Electric design of wind-electric water pumping systems
CN110401216A (en) A kind of double-fed fan motor unit grid-connecting apparatus
CN111917348B (en) Intelligent power generation equipment
Grzesiak et al. Application of a permanent magnet machine in the novel hygen adjustable-speed load-adaptive electricity generating system
Daly et al. Modelling and control of a wind-driven induction generator for water storage heating
RU2225531C1 (en) Windmill-electric power plant
RU2176329C1 (en) Energy conversion technique
RU2419957C1 (en) Electric power plant
Polinder et al. Generator systems for wind turbines
Deshpande et al. Output power maximization of wind energy conversion system using doubly fed induction generator
Bianchini et al. Micro wind turbine system integration guidelines PMSG and inverter front end choices
Kandilli Experimental performance evaluation of a power generation system using SEIG
CN101686034A (en) Method for automatically tracing maximal power based on switch magnetic resistance wind power generating system
Cherif et al. Design and performance investigation of small-scale wind turbine system based on hybrid excited flux switching machine
Koczara et al. Smart and decoupled power electronic generation system