RU2419185C1

RU2419185C1 - Electric power plant

Info

Publication number: RU2419185C1
Application number: RU2009148426/07A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Лаптев (RU); Николай Николаевич Лаптев; Артём Александрович Лаптев (RU); Артём Александрович Лаптев
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь"; Николай Николаевич Лаптев; Артём Александрович Лаптев
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2011-05-20

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: electric power plant includes electric machine connected to power turbine, bridge rectifier and three-phase bridge inverter parallel connected on direct current buses on semiconductor keys controlled from programmable scheme with connection of the output of the above inverter through contactor having in each phase one input terminal connected to output of inverter, and two output terminals. The first output terminal is connected to one of stator windings of electric machine, and the other one is directly connected or through the filter to one of load phases. Used common industrial network or other source of electric energy, which are connected through the switch to the input of the above bridge rectifier. Plant is equipped with additional contactor the input terminal of each phase of which is connected to one of input phases of the above bridge rectifier, its first output terminal is connected directly to load phase, and the second one is connected to one of phases of stator windings of electric machine. In the plant the electric machine can operate both as motor and as generator. ^ EFFECT: providing engine cranking on row of programmes except start-up and generation, as well as preventive maintenance by using only one rectifier and one inverter with constant supply of electric power to equipment. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано как источник электроэнергии для самообеспечения промышленных объектов.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used as a source of electricity for the self-sufficiency of industrial facilities.

В настоящее время широко применяются высокооборотные двигатели внутреннего сгорания, например газовые турбины, соединенные непосредственно или через компрессор с синхронными генераторами, которые через преобразователи тока обеспечивают питание нагрузок.At present, high-speed internal combustion engines, for example gas turbines, connected directly or through a compressor to synchronous generators, which supply power to loads through current converters, are widely used.

Известны энергетические установки [1] с использованием дополнительного источника электроэнергии, которые снабжены двумя преобразователями со звеном постоянного тока и реализуют как режим генерирования, так и двигательный режим синхронного генератора.Known power plants [1] using an additional source of electricity, which are equipped with two converters with a DC link and implement both the generation mode and the motor mode of a synchronous generator.

Наиболее близкой к изобретению является энергетическая установка [2], в которой за счет введения специальным образом подключаемого трехфазного коммутатора удается реализовать режимы «пуск» и «генерирование» при одном преобразователе, что резко уменьшает стоимость установки.Closest to the invention is a power plant [2], in which, due to the introduction of a specially connected three-phase switch, it is possible to realize “start” and “generation” modes with one converter, which dramatically reduces the cost of installation.

Однако в целом ряде важных объектов, например в компрессорных станциях для транспортировки газа, при использовании газотурбинного агрегата в качестве двигателя внутреннего сгорания, кроме режимов «пуск» - «генерирование», требуется обеспечение ряда режимов прокрутки и обеспечение профилактических работ. В этих режимах известная электроэнергетическая установка не обеспечивает компрессорную станцию освещением, вентиляцией и обогревом.However, in a number of important objects, for example, in compressor stations for transporting gas, when using a gas turbine unit as an internal combustion engine, in addition to the "start" - "generation" modes, it is necessary to provide a number of scroll modes and preventive maintenance. In these modes, the well-known electric power plant does not provide the compressor station with lighting, ventilation and heating.

Техническим результатом является придание новых качеств при сохранении сниженной массы и стоимости электроэнергетической установки.The technical result is to give new qualities while maintaining a reduced mass and cost of an electric power installation.

Технический результат достигается тем, что в электроэнергетической установке, содержащей двигатель внутреннего сгорания, соединенный с электрической машиной, которая работает как генератор, так и как двигатель, с использованием трехфазного мостового выпрямителя и параллельно включенного с ним по шинам постоянного тока трехфазного мостового инвертора на полупроводниковых ключах, управляемых от программируемой схемы, с присоединением выхода упомянутого инвертора через контактор, имеющий в каждой фазе по одной входной клемме, соединенной с силовым выходом инвертора, и по двум выходным клеммам, первая из которых присоединена к одной из обмоток статора электрической машины, а вторая, непосредственно или через фильтр, к одной из фаз нагрузки, с использованием общепромышленной электросети или любого другого трехфазного источника электроэнергии, присоединяемых через выключатель к входу упомянутого мостового выпрямителя, а установка снабжена дополнительным трехфазным контактором, входная клемма каждой фазы которого соединена с одной из входных фаз указанного мостового выпрямителя, а две выходные клеммы присоединены, первая непосредственно к фазе нагрузки, тогда как вторая присоединена к одной из фаз статора электрической машины.The technical result is achieved by the fact that in an electric power installation containing an internal combustion engine connected to an electric machine that operates both as a generator and as an engine, using a three-phase bridge rectifier and a parallel-connected three-phase bridge inverter with semiconductor switches controlled from a programmable circuit, with the output of the inverter mentioned being connected through a contactor having in each phase one input terminal, a connection one with the power output of the inverter, and two output terminals, the first of which is connected to one of the stator windings of the electric machine, and the second, directly or through a filter, to one of the load phases, using a common industrial network or any other three-phase source of electricity connected through the switch to the input of the said bridge rectifier, and the installation is equipped with an additional three-phase contactor, the input terminal of each phase of which is connected to one of the input phases of the specified bridge rectifier, and two output terminals are connected, the first directly to the phase of the load, while the second is connected to one of the phases of the stator of the electric machine.

На чертеже 1 представлена схема предлагаемой электроэнергетической установки, где обозначено:Figure 1 shows a diagram of the proposed electric power installation, where it is indicated:

1 - двигатель (газотурбинный агрегат) внутреннего сгорания;1 - engine (gas turbine unit) of internal combustion;

2 - электрическая машина;2 - electric car;

3 - ротор электрической машины;3 - rotor of an electric machine;

4 - статор электрической машины;4 - stator of an electric machine;

5 - трехфазный мостовой выпрямитель;5 - three-phase bridge rectifier;

6 - трехфазный мостовой инвертор на полупроводниковых ключах;6 - three-phase bridge inverter on semiconductor switches;

7 - программируемая сигналами X, Y, Z схема управления инвертором;7 - inverter control circuit programmed by signals X, Y, Z;

8 - трехфазный выключатель промышленной сети;8 - three-phase circuit breaker of the industrial network;

9 - устройства (кнопки) введения программ;9 - devices (buttons) for introducing programs;

10 - блок питания схемой управления;10 - power supply by a control circuit;

11 - нагрузки объекта;11 - load of the object;

12 - фильтр формирования синусоиды;12 - filter for the formation of a sinusoid;

13 - трехфазный контактор;13 - three-phase contactor;

14 - трехфазный контактор.14 - three-phase contactor.

Предлагаемая электрическая установка работает следующим образом.The proposed electrical installation operates as follows.

При включении электроэнергетической установки замыкается кнопка пуска Х и нормально разомкнутые контакты контакторов 13 14, после чего замыкается выключатель 8.When you turn on the power installation closes the start button X and the normally open contacts of the contactors 13 14, and then closes the switch 8.

Электроэнергия от сети 220/380 В 50 Гц поступает для питания нагрузки и через выпрямитель 5 запитывает шины постоянного тока инвертора 6.Electricity from the 220/380 V 50 Hz network is supplied to supply the load and, through the rectifier 5, feeds the DC buses of the inverter 6.

При этом система управления 7 обеспечивает векторное управление силовыми полупроводниковыми ключами инвертора 6, который обеспечивает возникновение вращающегося магнитного поля в обмотке статора 4 и в результате начинает вращаться ротор 3 электрической машины 2, которая раскручивает, например, компрессор турбины 1. При достижении определенных оборотов осуществляется поджиг газа в камерах сгорания и турбина начинает набирать обороты за счет собственной энергии.Moreover, the control system 7 provides vector control of the power semiconductor switches of the inverter 6, which ensures the occurrence of a rotating magnetic field in the stator winding 4 and as a result, the rotor 3 of the electric machine 2 starts to spin, which spins, for example, the turbine compressor 1. When certain speeds are reached, ignition is performed gas in the combustion chambers and the turbine begins to gain momentum due to its own energy.

По достижении оборотов «надежного запуска» автоматически или вручную замыкается кнопка Y, отключается выключатель 8 и контакты контакторов 13 и 14 переводятся в исходное состояние, изображенное на чертеже.When the “reliable start” speed is reached, the Y button is automatically or manually closed, the switch 8 is turned off and the contacts of the contactors 13 and 14 are reset to the initial state shown in the drawing.

От обмоток статора 4 электрической машины 2 напряжение поступает на трехфазный мостовой выпрямитель 5, который запитывает шины постоянного тока инвертора 6. Выходное напряжение 6 через фильтр 12 обеспечивает электропитание нагрузки 11.From the windings of the stator 4 of the electric machine 2, the voltage is supplied to a three-phase bridge rectifier 5, which feeds the DC bus of the inverter 6. The output voltage 6 through the filter 12 provides power to the load 11.

Для обеспечения режима прокрутки двигателя 1 на определенных оборотах замыкается кнопка Z, включаются выключатель 8 и контактор 14, нагрузка 11 и инвертор 6 запитываются от промышленной сети, а контакты контактора 13 переключаются к обмоткам статора 4 электрической машины 2. Программное устройство 7 обеспечивает режимы прокрутки или профилактических работ.To ensure the scroll mode of motor 1 at certain revolutions, the Z button closes, the switch 8 and contactor 14 are turned on, the load 11 and inverter 6 are powered from the industrial network, and the contacts of the contactor 13 are switched to the stator windings 4 of the electric machine 2. The software device 7 provides scrolling modes or preventive work.

Во всех режимах работы нагрузка 11 обеспечивается электропитанием на базе одних и тех же выпрямителя и инвертора, что позволяет реализовать новые качества установки практически без ее усложнения.In all operating modes, the load 11 is provided with power supply on the basis of the same rectifier and inverter, which allows to realize new qualities of the installation practically without its complication.

Источники, использованные при составлении заявкиSources used in the preparation of the application

1. RU №2195763 С2, Н02Р 9/04, 1995 г.1. RU No. 2195763 C2, Н02Р 9/04, 1995

2. RU №2363090 C1, Н02Р 9/04, 2006 г.2. RU No. 2363090 C1, Н02Р 9/04, 2006

Claims

An electric power plant containing an internal combustion engine connected to an electric machine that operates both as a generator and as an engine, using a three-phase bridge rectifier and a three-phase bridge inverter connected to it on a DC bus in parallel with the programmable switches, with connecting the output of the inverter through a contactor having in each phase one input terminal connected to the output of the inverter and two output terminals emm, the first of which is connected to one of the stator windings of an electric machine, and the second, directly or through a filter, to one of the load phases, using a common industrial network or any other source of electricity connected through a switch to the input of the said bridge rectifier, characterized in that the installation is equipped with an additional contactor, the input terminal of each phase of which is connected to one of the input phases of the specified bridge rectifier, and the two output terminals are connected, the first directly to the load phase, while the second is connected to one of the phases of the stator windings of the electric machine.