RU2443903C2 - Устройство стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки - Google Patents

Устройство стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки Download PDF

Info

Publication number
RU2443903C2
RU2443903C2 RU2010119204/06A RU2010119204A RU2443903C2 RU 2443903 C2 RU2443903 C2 RU 2443903C2 RU 2010119204/06 A RU2010119204/06 A RU 2010119204/06A RU 2010119204 A RU2010119204 A RU 2010119204A RU 2443903 C2 RU2443903 C2 RU 2443903C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transformer
generator
output
transistor
inputs
Prior art date
Application number
RU2010119204/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010119204A (ru
Inventor
Олег Владимирович Григораш (RU)
Олег Владимирович Григораш
Константин Алексеевич Гарькавый (RU)
Константин Алексеевич Гарькавый
Андрей Викторович Квитко (RU)
Андрей Викторович Квитко
Николай Николаевич Кирьян (RU)
Николай Николаевич Кирьян
Алина Олеговна Григораш (RU)
Алина Олеговна Григораш
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский 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 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет"
Priority to RU2010119204/06A priority Critical patent/RU2443903C2/ru
Publication of RU2010119204A publication Critical patent/RU2010119204A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2443903C2 publication Critical patent/RU2443903C2/ru

Links

Images

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

Abstract

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для преобразования энергии ветра в электрическую энергию при стабильных параметрах выходного напряжения и частоты. Устройство стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки содержит ветроколесо, соединенное с мультипликатором, выход которого соединен через ведущий вал с электромагнитной муфтой, имеющей обмотку управления, с ротором синхронного генератора с постоянными магнитами, к выводам генератора подключены блок конденсаторов возбуждения, блок стабилизации напряжения, блок стабилизации частоты. Блок стабилизации напряжения содержит первый трансформаторно-выпрямительный блок, задающий генератор, формирователь импульсов, первый усилитель импульсов, первый транзистор, эмиттер-коллекторный переход которого последовательно соединен с обмоткой подмагничивания, размещенной в пазах статора синхронного генератора с постоянными магнитами с основной обмоткой, блок стабилизации частоты содержит генератор ведущих импульсов, второй усилитель импульсов, второй трансформаторно-выпрямительный блок и второй транзистор, эмиттер-коллекторный переход которого последовательно соединен с обмоткой управления электромагнитной муфты. Техническим результатом является улучшение массогабаритных показателей и КПД устройства. 3 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для преобразования энергии ветра в электрическую энергию при стабильных параметрах выходного напряжения и частоты.
Известно устройство (авт. св. СССР №1443119, 1988), состоящее из асинхронного генератора, реакторов, конденсаторов, блоков фазового управления, инвертора, коммутационных тиристоров и трансформатора. Недостатками устройства являются низкие эксплуатационно-технические характеристики.
Наиболее близким по техническому решению является устройство (патент РФ №2225531, F03D 7/04, Бюл. №7, 2004), состоящее из асинхронного многоскоростного генератора, блока коммутации, устройства стабилизации напряжения, конденсаторов возбуждения и дополнительных конденсаторов, электромагнитной муфты и системы стабилизации частоты.
Недостатками устройства являются низкий КПД, большая масса и габариты электротехнической части.
Техническим решением предлагаемого изобретения является улучшение массогабаритных показателей и КПД устройства стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки.
Техническое решение достигается тем, что в устройстве стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки, содержащем ветроколесо, мультипликатор, электромагнитную муфту, блок конденсаторов возбуждения и генератор электроэнергии, согласно изобретению в качестве генератора электроэнергии применяют синхронный генератор с постоянными магнитами, в пазах статорной обмотки которого размещена обмотка подмагничивания, ротор генератора установлен на выходном валу электромагнитной муфты, входной вал которой через мультипликатор соединен с ветроколесом, статорные обмотки генератора соединены с выходными зажимами, с блоком конденсатора возбуждения, с первым, вторым и третьим входами блока стабилизации напряжения, а также с первым, вторым и третьим входами блока стабилизации частоты, блок стабилизации напряжения содержит первый транзистор, первый усилитель импульсов, формирователь импульсов, задающий генератор, первый трансформаторно-выпрямительный блок, причем первый, второй и третий входы первого трансформаторно-выпрямительного блока являются входами блока стабилизации напряжения, первый выход первого трансформаторно-выпрямительного блока соединен с первым входом формирователя импульсов, а его второй и третий выходы соединены с эмиттером первого транзистора и с концом обмотки подмагничивания генератора соответственно, второй вход формирователя импульсов соединен с выходом задающего генератора, выход формирователя импульсов через первый усилитель импульсов соединен с управляющими входами первого транзистора, коллектор которого соединен с началом обмотки подмагничивания синхронного генератора с постоянными магнитами, блок стабилизации частоты содержит второй транзистор, генератор ведущих импульсов и второй трансформаторно-выпрямительный блок, второй усилитель импульсов, причем первый, второй и третий входы второго трансформаторно-выпрямительного блока являются входами блока стабилизации частоты, первый выход второго трансформаторно-выпрямительного блока соединен с входом генератора ведущих импульсов, выход которого через второй усилитель импульсов соединен с управляющими входами второго транзистора, второй выход второго трансформаторно-выпрямительного блока через эмиттер-коллекторный переход второго транзистора соединен с началом обмотки управления электромагнитной муфты, конец которой соединен с третьим выходом трансформаторно-выпрямительного блока.
Новизна заявленного предложения обусловлена тем, что в качестве автономного источника электроэнергии используют бесконтактный синхронный генератор с постоянными магнитами, упрощена схема стабилизации напряжения за счет использования обмотки подмагничивания в конструкции генератора и блока стабилизации напряжения и упрощена схема блока стабилизации за счет использования импульсного способа изменения величины тока обмотки управления электромагнитной муфтой, что позволяет улучшить массогабаритные показатели и КПД устройства стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки.
По данным научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение технического решения, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения изобретательскому уровню.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена функциональная схема устройства стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки; на фиг.2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу блока стабилизации напряжения; на фиг.3 - диаграммы напряжений, поясняющие работу блока стабилизации частоты.
Устройство стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки содержит ветроколесо 1, соединенное с мультипликатором 2 (редуктором), выход которого соединен через ведущий вал с электромагнитной муфтой 3, имеющей обмотку управления 4, с ротором синхронного генератора с постоянными магнитами 5, который имеет выводы 6, 7 и 8, к выводам генератора подключены блок конденсаторов возбуждения 9, блок стабилизации напряжения 10, блок стабилизации частоты 11. Блок стабилизации напряжения 10 содержит первый трансформаторно-выпрямительный блок 12, задающий генератор 13, формирователь импульсов 14, первый усилитель импульсов 15, первый транзистор 16, эмиттер-коллекторный переход которого последовательно соединен с обмоткой подмагничивания 17, размещенной в пазах статора синхронного генератора с постоянными магнитами 5 с основной обмоткой. Блок стабилизации частоты 11 содержит генератор ведущих импульсов 18, второй усилитель импульсов 19, второй трансформаторно-выпрямительный блок 20 и второй транзистор 21, эмиттер-коллекторный переход которого последовательно соединен с обмоткой управления 4 электромагнитной муфты 3.
Устройство стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки работает следующим образом.
Мультипликатор 2 увеличивает частоту вращения ветроколеса 1 с n1 до n2 (фиг.1). Ведущий вал электромагнитной муфты 3 и соответственно ротор генератора 5 также вращаются с частотой n2. Через обмотку управления 4 электромагнитной муфты 3 и обмотку подмагничивания генератора 5 протекают постоянные токи. Генератор 5 возбуждается за счет магнитного потока, создаваемого постоянными магнитами, и емкостного тока блока конденсаторов возбуждения 9 и на его выводах статорных обмоток 6, 7 и 8 наводится трехфазная система ЭДС. При дестабилизирующих факторах: изменениях частоты вращения ветроколеса 1, отклонениях напряжения на нагрузке и изменениях ее величины и характера блоки стабилизации 10 и 11 автоматически осуществляют стабилизацию напряжения и частоты.
Блок стабилизации напряжения 10 работает следующим образом.
На первый вход формирования импульсов 14 поступает сигнал постоянного тока от трансформаторно-выпрямительного блока 12, пропорциональный выходному напряжению генератора 5 UТВБ, а на второй его вход поступает сигнал от задающего генератора 13 UЗГ пилообразной формы (фиг.2, а). Когда UЗГ<UТВБ, формирователь импульсов управления 14 формирует сигнал UУ1 (фиг.2, б), который через усилитель импульсов 15 поступает на управляющие электроды транзистора 16. К примеру, если напряжение на выводах 6, 7 и 8 генератора увеличится, тогда увеличится напряжение постоянного тока на выходе 12 (фиг.2, в), увеличится длительность сигнала управления UУ1, увеличится угол управления транзистора с α1 до α2 (фиг.2, г) и соответственно увеличится время открытого состояния транзистора 16, а это приведет к увеличению тока подмагничивания в обмотке 17 (фиг.1). Магнитный поток, создаваемый обмоткой 17, направлен встречно рабочему магнитному потоку, создаваемого статорными обмотками генератора 5, поэтому изменяется степень насыщения его магнитопровода и уменьшается напряжение на выводах 6, 7 и 8.
Блок стабилизации частоты 11 работает следующим образом.
На вход генератора ведущих импульсов 18 поступает сигнал UВС (фиг.3, а) от трансформаторно-выпрямительного блока 20, синхронный с частотой выходного напряжения преобразователя, генератор ведущих импульсов 18 формирует импульсы управления UУ2 при переходе синусоидального напряжения через ноль (фиг.3, а, б), которые через усилитель импульсов 19 поступают на управляющие электроды транзистора 21. К примеру, если частота напряжения увеличилась (фиг.3, в), тогда увеличится частота управляющего сигнала UУ2 и увеличится общее время открытого состояния транзистора 21 за период номинальной частоты. Это приведет к увеличению тока в обмотке управления 4 электромагнитной муфты 3 и соответственно к уменьшению крутящего момента на валу ротора генератора и уменьшению частоты напряжения.

Claims (1)

  1. Устройство стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки, содержащее ветроколесо, мультипликатор, электромагнитную муфту, блок конденсаторов возбуждения и генератор электроэнергии, отличающееся тем, что в качестве генератора электроэнергии применяется синхронный генератор с постоянными магнитами, в пазах статорной обмотки которого размещена обмотка подмагничивания, ротор генератора установлен на выходном валу электромагнитной муфты, входной вал которой через мультипликатор соединен с ветроколесом, статорные обмотки генератора соединены с выходными зажимами, с блоком конденсатора возбуждения, с первым, вторым и третьим входами блока стабилизации напряжения, а также с первым, вторым и третьим входами блока стабилизации частоты, блок стабилизации напряжения содержит первый транзистор, первый усилитель импульсов, формирователь импульсов, задающий генератор, первый трансформаторно-выпрямительный блок, причем первый, второй и третий входы первого трансформаторно-выпрямительного блока являются входами блока стабилизации напряжения, первый выход первого трансформаторно-выпрямительного блока соединен с первым входом формирователя импульсов, а его второй и третий выходы соединены с эмиттером первого транзистора и с концом обмотки подмагничивания генератора соответственно, второй вход формирователя импульсов соединен с выходом задающего генератора, выход формирователя импульсов через первый усилитель импульсов соединен с управляющими входами первого транзистора, коллектор которого соединен с началом обмотки подмагничивания синхронного генератора с постоянными магнитами, блок стабилизации частоты содержит второй транзистор, генератор ведущих импульсов и второй трансформаторно-выпрямительный блок, второй усилитель импульсов, причем первый, второй и третий входы второго трансформаторно-выпрямительного блока являются входами блока стабилизации частоты, первый выход второго трансформаторно-выпрямительного блока соединен с входом генератора ведущих импульсов, выход которого через второй усилитель импульсов соединен с управляющими входами второго транзистора, второй выход второго трансформаторно-выпрямительного блока через эмиттер-коллекторный переход второго транзистора соединен с началом обмотки управления электромагнитной муфты, конец которой соединен с третьим выходом трансформаторно-выпрямительного блока.
RU2010119204/06A 2010-05-12 2010-05-12 Устройство стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки RU2443903C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010119204/06A RU2443903C2 (ru) 2010-05-12 2010-05-12 Устройство стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010119204/06A RU2443903C2 (ru) 2010-05-12 2010-05-12 Устройство стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010119204A RU2010119204A (ru) 2011-11-20
RU2443903C2 true RU2443903C2 (ru) 2012-02-27

Family

ID=45316404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010119204/06A RU2443903C2 (ru) 2010-05-12 2010-05-12 Устройство стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2443903C2 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2590929C1 (ru) * 2015-07-07 2016-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" Устройство стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки
RU2595643C2 (ru) * 2014-09-04 2016-08-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Ветроэнергетическая установка с системой автоматического регулирования
RU2724622C1 (ru) * 2019-12-13 2020-06-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Устройство стабилизации напряжения ветроэнергетической установки
RU206721U1 (ru) * 2021-04-30 2021-09-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" Автоадаптивная система стабилизации вырабатываемого напряжения ветрогенератора

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107561437B (zh) * 2016-06-30 2021-09-03 中国电力科学研究院有限公司 一种风电机组一次调频测试方法
CN107370177A (zh) * 2017-07-18 2017-11-21 国网新疆电力公司电力科学研究院 变速风力发电机组一次调频控制装置及使用方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1443119A1 (ru) * 1987-02-18 1988-12-07 Азербайджанский Научно-Исследовательский Институт Энергетики Им.И.Г.Есьмана Ветроэлектрическа установка
RU2225531C1 (ru) * 2002-07-01 2004-03-10 Кубанский государственный аграрный университет Ветроэнергетическая установка
US7068015B1 (en) * 1999-10-07 2006-06-27 Vestas Wind Systems A/S Wind power plant having magnetic field adjustment according to rotation speed
US7679207B2 (en) * 2007-05-16 2010-03-16 V3 Technologies, L.L.C. Augmented wind power generation system using continuously variable transmission and method of operation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1443119A1 (ru) * 1987-02-18 1988-12-07 Азербайджанский Научно-Исследовательский Институт Энергетики Им.И.Г.Есьмана Ветроэлектрическа установка
US7068015B1 (en) * 1999-10-07 2006-06-27 Vestas Wind Systems A/S Wind power plant having magnetic field adjustment according to rotation speed
RU2225531C1 (ru) * 2002-07-01 2004-03-10 Кубанский государственный аграрный университет Ветроэнергетическая установка
US7679207B2 (en) * 2007-05-16 2010-03-16 V3 Technologies, L.L.C. Augmented wind power generation system using continuously variable transmission and method of operation

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2595643C2 (ru) * 2014-09-04 2016-08-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Ветроэнергетическая установка с системой автоматического регулирования
RU2590929C1 (ru) * 2015-07-07 2016-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" Устройство стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки
RU2724622C1 (ru) * 2019-12-13 2020-06-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Устройство стабилизации напряжения ветроэнергетической установки
RU206721U1 (ru) * 2021-04-30 2021-09-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" Автоадаптивная система стабилизации вырабатываемого напряжения ветрогенератора

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010119204A (ru) 2011-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2443903C2 (ru) Устройство стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки
US9231504B2 (en) Electrical control system
EP3376650A1 (en) Permanent magnet starter-generator with magnetic flux regulation
US10483891B2 (en) Double stator permanent magnet machine with magnetic flux regulation
Nassereddine Switched reluctance generator for wind power applications
CN103199662B (zh) 三次谐波励磁的混合励磁永磁同步电机
Jia et al. Design considerations of stator DC-winding excited vernier reluctance machines based on the magnetic gear effect
Shushu et al. A two-stage brushless excitation method for hybrid excitation synchronous generator
CN103337938A (zh) 一种12/4极单绕组无轴承开关磁阻电机及其控制方法
Liu et al. A family of vernier permanent magnet machines utilizing an alternating rotor leakage flux blocking design
EP2814146A2 (en) Permanent magnet synchronous machines with magnetic flux regulation
Chen Implementation of a three-phase switched reluctance generator system for wind power applications
CN103051134A (zh) 串联磁路混合励磁永磁电机
CN102223085A (zh) 混合励磁发电机和直流变换器组合的航空发动机专用电源系统
CN202094756U (zh) 轴带发电机与逆变器构成的恒频恒压正弦波电源机
JP2017093274A (ja) 可変磁束界磁型同期発電機を有する風力発電装置
CN101841210B (zh) 轴带发电机与逆变器构成的恒频恒压正弦波电源机
Xu et al. Hybrid excited vernier machines with all excitation sources on the stator for electric vehicles
CN104506016A (zh) 永磁式转差离合器及控制方法
RU2332773C1 (ru) Автономный бесконтактный синхронный генератор
RU2145763C1 (ru) Генератор переменного тока с комбинированным возбуждением
Dupas et al. Performances of a hybrid excited flux-switching DC-alternator: Analysis and experiments
RU2499352C1 (ru) Устройство стабилизации напряжения и частоты ветроэлектрической установки
CN205081599U (zh) 一种环形轭部励磁绕组高功率密度混合励磁永磁电动机
RU144223U1 (ru) Магнитоэлектрическая машина

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120513