RU2480602C1

RU2480602C1 - Power generation system

Info

Publication number: RU2480602C1
Application number: RU2011141243/06A
Authority: RU
Inventors: Борис Николаевич Абрамович; Денис Анатольевич Устинов; Анна Вахтанговна Турышева; Юрий Анатольевич Сычев
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2013-04-27

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: power generation system comprises a motor, a movable shaft, a fuel system, at least one motor sensor, an electric generator, a generator power sensor, a load capacity sensor, a power electronics unit, a motor and generator control system, a heat exchanger, a compressor device, a power device and an expansion device, besides, the power electronics unit is made in the form of an active rectifier built on fully controlled transistors, serially connected with it via a contactor of a current-limiting throttle, which is connected in parallel via the same contactor of a capacitance power accumulator, and an autonomous inverter made on fully controlled transistors.

EFFECT: invention makes it possible to reduce high harmonics of current and voltage components, to increase reliability of power supply to loads.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к системам генерирования электроэнергии для электроснабжения машин и комплексов объектов нефтедобычи с использованием попутного нефтяного газа, а также предприятий минерально-сырьевого комплекса, находящихся вдали от действующих систем централизованного электроснабжения без связи с единой энергосистемой.The invention relates to electrical engineering and the electric power industry, and in particular to electric power generation systems for powering machines and complexes of oil production facilities using associated petroleum gas, as well as mineral resource enterprises located far from existing centralized power supply systems without communication with a single power system.

Известна электроэнергетическая установка (патент RU №2419957, д.публ. 27.05.2011), которая содержит газотурбинный двигатель и соединенный с ним через трансмиссию компрессор, преобразователь, составленный из мостового выпрямителя и трехфазного инвертора на полупроводниковых ключах, управляемых от программируемой схемы. В зависимости от режима работы установки «генерирование» -«пуск» выход инвертора через контактор присоединяется или к стартовому двигателю, или к нагрузке через фильтр. Установка снабжена двумя электрическими машинами. Стартовый двигатель связан механически с газотурбинным двигателем, а генератор жестко закреплен на валу компрессора и не требует собственных опор, причем каждая фаза его стартера соединена с выходной клеммой дополнительного контактора, соединенного с входом выпрямителя, который через пусковой контактор может быть подключен к электросети, а через упомянутый дополнительный контактор - с нагрузкой.Known electric power installation (patent RU No. 2419957, dub. May 27, 2011), which contains a gas turbine engine and a compressor connected to it via a transmission, a converter composed of a bridge rectifier and a three-phase inverter on semiconductor switches controlled by a programmable circuit. Depending on the operating mode of the “generation” - “start” installation, the inverter output through the contactor is connected either to the starting motor or to the load through the filter. The installation is equipped with two electric machines. The starting engine is mechanically connected to the gas turbine engine, and the generator is rigidly fixed to the compressor shaft and does not require its own supports, with each phase of its starter connected to the output terminal of an additional contactor connected to the input of the rectifier, which can be connected to the mains through the starting contactor, and through the mentioned additional contactor is with load.

Недостатком является увеличение стоимости и потери энергии, так как система нуждается в стартовом двигателе, необходимом только для раскручивания газотурбинного двигателя по заданной программе до оборотов «поджига».The disadvantage is an increase in cost and energy loss, since the system needs a starting engine, which is necessary only for untwisting a gas turbine engine according to a predetermined program to the “ignition” revolutions.

Известна турбогенераторная установка (патент RU №2195763, д. публ. 27.12.2002), содержащая турбину и генератор, соединенные между собой без использования редуктора, и статический преобразователь частоты, содержащий два тиристорных моста, управляемых измерительными трансформаторами, включенный последовательно между генератором и сетью переменного тока. Запуск турбогенераторной установки обеспечивается при помощи генератора, функционирующего в режиме электрического двигателя и запитываемого электрической энергией от статического преобразователя частоты, отбирающего энергию от сети переменного тока. В режиме генерирования электрической энергии турбогенераторной установкой статический преобразователь частоты преобразует частоту электрического напряжения и тока, отдаваемого генератором, в заданную рабочую частоту сети переменного тока, при этом скорость вращения данной турбогенераторной установки регулируется в функции нагрузки, отдаваемой генератором в сеть переменного тока.Known turbogenerator installation (patent RU No. 2195763, publ. December 27, 2002) containing a turbine and a generator interconnected without using a reducer, and a static frequency converter containing two thyristor bridges controlled by measuring transformers, connected in series between the generator and the network alternating current. The start of the turbogenerator installation is ensured by a generator operating in the mode of an electric motor and powered by electric energy from a static frequency converter that selects energy from an alternating current network. In the mode of generating electric energy by a turbogenerator installation, a static frequency converter converts the frequency of the electric voltage and current supplied by the generator to a given operating frequency of the alternating current network, while the rotation speed of this turbogenerator installation is regulated as a function of the load transmitted by the generator to the alternating current network.

Недостатком является увеличение массогабаритных показателей, так как в системе используются два трансформатора. Кроме того, применение статического преобразователя частоты, содержащего два тиристорных моста, генерирующих высшие гармонические составляющие тока и напряжения, приводит к искажению питающего напряжения нагрузки, а также снижению качества электроэнергии.The disadvantage is the increase in overall dimensions, as the system uses two transformers. In addition, the use of a static frequency converter containing two thyristor bridges generating higher harmonic components of current and voltage leads to a distortion of the supply voltage of the load, as well as a decrease in the quality of electricity.

Известна электроэнергетическая установка (патент RU №2363090, д. публ. 27.07.2009), снабженная пусковым источником электроэнергии и содержащая двигатель внутреннего сгорания, механически соединенный с электрической машиной с ротором, например, на постоянных магнитах, которая при пуске установки работает как двигатель, а в рабочем режиме - как генератор. Обмотки статора электрической машины через трехфазный мостовой выпрямитель соединены с шинами постоянного тока трехфазного мостового инвертора на полупроводниковых ключах, соединенных с системой управления, реализующей режимы «генерирование» и «пуск». Установка снабжена контакторами, в каждой фазе имеющими по одной входной и двум выходным клеммам. Входные клеммы соединены с силовыми выходами инвертора, а одна из выходных клемм каждой фазы соединена с обмотками статора электрической машины. Другая выходная клемма соединена непосредственно или через блок фильтров с нагрузкой, так что в режиме «пуск» инвертор соединяется с обмотками статора электрической машины, а в режиме «генерирование» - с нагрузками.Known electric power installation (patent RU No. 2363090, publ. 07.27.2009), equipped with a starting source of electricity and containing an internal combustion engine, mechanically connected to an electric machine with a rotor, for example, with permanent magnets, which when starting the installation works as an engine, and in operating mode - like a generator. The stator windings of an electric machine through a three-phase bridge rectifier are connected to DC buses of a three-phase bridge inverter on semiconductor switches connected to a control system that implements the "generation" and "start" modes. The unit is equipped with contactors, in each phase having one input and two output terminals. The input terminals are connected to the power outputs of the inverter, and one of the output terminals of each phase is connected to the stator windings of the electric machine. The other output terminal is connected directly or through the filter unit to the load, so that in the "start" mode the inverter is connected to the stator windings of the electric machine, and in the "generation" mode it is connected to the loads.

Недостатком является неполное использование дополнительного источника электроэнергии, необходимого для пуска электрической машины, а также применение дополнительного фильтра, что приводит к увеличению массы и стоимости, снижению надежности работы системы электроснабжения.The disadvantage is the incomplete use of an additional source of electricity needed to start the electric machine, as well as the use of an additional filter, which leads to an increase in mass and cost, and a decrease in the reliability of the power supply system.

Известна система генерирования электроэнергии (патент RU №2344304, д. публ. 01.07.2004), выбираемая в качестве прототипа. Система содержит двигатель, в котором окислителем служит воздух, механически соединенный с подвижным валом. Двигатель предназначен для получения смеси воздуха и топлива и сжигания смеси так, что смесь расширяется и создает механическую энергию, которая используется для приведения в движение вала. Содержит топливную систему, соединенную с двигателем и предназначенную для подачи топлива в двигатель, при этом топливная система обеспечивает изменение расхода топлива на двигателе в ответ на сигнал регулирования подачи топлива. Также содержит, по меньшей мере, один датчик двигателя, предназначенный для измерения по меньшей мере одной термодинамической переменной, связанной с двигателем, которая указывает на относительную термодинамическую эффективность двигателя, электрический генератор, соединенный с валом так, что движение вала под воздействием двигателя обеспечивает работу генератора для выработки переменного электрического тока. Двигатель, вал и генератор соединены так, что изменение частоты вращения генератора приводит к соответствующему изменению частоты вращения двигателя и, следовательно, к изменению расхода воздуха на двигателе. Датчик мощности генератора, предназначенный для измерения выходной мощности генератора, датчик нагрузки, предназначенный для измерения мощности, требуемой нагрузкой. Содержит также блок силовой электроники, соединенный с генератором для приема от него переменного электрического тока, при этом блок силовой электроники предназначен для синтезирования переменного выходного тока и напряжения заданной частоты и относительной фазы для подачи на нагрузку. Содержит систему управления (контролер), оперативно связанный с топливной системой, с по меньшей мере одним датчиком двигателя, с блоком силовой электроники, с датчиком мощности генератора и с датчиком мощности нагрузки, при этом контроллер выполнен с возможностью управления топливной системой так, чтобы согласовывать выходную мощность системы с мощностью, требуемой нагрузкой, и одновременно электрически управлять генератором через регулирование блока силовой электроники, чтобы обеспечить регулирование частоты вращения генератора и, тем самым, регулирование и расхода воздуха на двигателе таким образом, чтобы соотношение топлива и воздуха в смеси, сжигаемой в двигателе, регулировалось для максимизации относительной термодинамической эффективности двигателя. Блок силовой электроники содержит AC/DC модуль выпрямителя, предназначенный для воздействия на переменный электрический ток от генератора и выработки непеременного постоянного тока с непеременным напряжением, a DC/AC модуль предназначен для воздействия на непеременный постоянный ток так, чтобы синтезировать переменный электрический ток, подаваемый на нагрузку, при этом AC/DC модуль предназначен для изменения уровня непеременного постоянного тока в ответ на сигнал регулирования тока независимо от переменного электрического тока, приходящего от генератора, при этом система управления обеспечивает подачу сигнала регулирования тока на AC/DC модуль для регулирования уровня постоянного выходного тока AC/DC модуля и, тем самым, регулирования скорости генератора. Генератор и вал выполнены с возможностью вращения. Двигатель содержит компрессорное устройство, предназначенное для сжатия воздуха, и силовое устройство, предназначенное для приема сжатого воздуха от компрессорного устройства и топлива от топливной системы и сжигания топливовоздушной смеси для создания механической мощности. Система дополнительно содержит теплообменник, предназначенный для приема сжатого воздуха от компрессорного устройства и выхлопных газов от силового устройства и осуществления теплообмена от выхлопных газов к сжатому воздуху, чтобы обеспечить предварительный подогрев сжатого воздуха перед сгоранием в силовом устройстве. Силовое устройство содержит камеру сгорания для сжигания топливовоздушной смеси для производства горячих газообразных продуктов сгорания и расширительное устройство для расширения горячих газов для выработки механической мощности. Расширительное устройство содержит турбину. Турбина является турбиной с неизменяющейся геометрией. Компрессорное устройство выполнено в виде компрессора с неизменяющейся геометрией. Камера сгорания является камерой сгорания с неизменяющейся геометрией. Камера сгорания содержит каталитическую камеру сгорания. Система дополнительно содержит датчик, предназначенный для измерения переменной, указывающей температуру на входе в камеру сгорания, при этом контроллер связан с датчиком и предназначен для регулирования расхода воздуха на двигателе, чтобы поддерживать температуру на входе в камеру сгорания выше заданной минимальной температуры, требуемой для каталитической реакции. Система дополнительно содержит датчик, связанный с теплообменником и предназначенный для измерения переменной, указывающей температуру выхлопных газов, входящих в теплообменник, при этом контроллер соединен с указанным датчиком, связанным с теплообменником, и предназначен для регулирования расхода воздуха на двигателе, чтобы поддерживать температуру выхлопных газов, входящих в теплообменник, ниже заданной максимальной температуры. Генератор является генератором с обмотками. Система содержит систему возбуждения, предназначенную для возбуждения генератора. Система управления предназначена для управления системой возбуждения для электрического регулирования частоты вращения генератора и, тем самым, регулирования расхода воздуха.A known system for generating electricity (patent RU No. 2344304, d. Publ. 01.07.2004), selected as a prototype. The system comprises an engine in which air is mechanically connected to the movable shaft as an oxidizing agent. The engine is designed to produce a mixture of air and fuel and burn the mixture so that the mixture expands and creates mechanical energy, which is used to propel the shaft. It contains a fuel system connected to the engine and designed to supply fuel to the engine, while the fuel system provides a change in fuel consumption on the engine in response to a fuel supply control signal. It also contains at least one engine sensor, designed to measure at least one thermodynamic variable associated with the engine, which indicates the relative thermodynamic efficiency of the engine, an electric generator connected to the shaft so that the movement of the shaft under the influence of the engine provides the generator to generate alternating electric current. The engine, shaft and generator are connected so that a change in the speed of the generator leads to a corresponding change in the speed of the engine and, consequently, to a change in air flow on the engine. Generator power sensor, designed to measure the generator output power, load sensor, designed to measure the power required by the load. It also contains a power electronics unit connected to a generator for receiving alternating electric current from it, while the power electronics unit is designed to synthesize an alternating output current and voltage of a given frequency and relative phase for supplying the load. It contains a control system (controller) operatively connected with the fuel system, with at least one engine sensor, with a power electronics unit, with a generator power sensor and with a load power sensor, while the controller is configured to control the fuel system so as to coordinate the output the power of the system with the power required by the load, and at the same time electrically control the generator through the regulation of the power electronics unit, to provide regulation of the generator speed and, thereby, regulating and consuming air on the engine so that the ratio of fuel to air in the mixture burned in the engine is controlled to maximize the relative thermodynamic efficiency of the engine. The power electronics unit contains an AC / DC rectifier module designed to act on an alternating electric current from a generator and generate an alternating direct current with an alternating voltage, while a DC / AC module is designed to act on an alternating direct current so as to synthesize an alternating electric current supplied to load, while the AC / DC module is designed to change the level of an alternating direct current in response to a current control signal, regardless of the alternating electric current, a generator, wherein the control system provides a current control signal to the AC / DC module for controlling the DC level of the output current AC / DC module and thereby regulate the generator speed. The generator and the shaft are rotatable. The engine comprises a compressor device for compressing air and a power device for receiving compressed air from the compressor device and fuel from the fuel system and burning the air-fuel mixture to create mechanical power. The system further comprises a heat exchanger for receiving compressed air from the compressor device and exhaust gases from the power device and for exchanging heat from exhaust gases to compressed air to provide preheating of the compressed air before combustion in the power device. The power device includes a combustion chamber for burning the air-fuel mixture for the production of hot gaseous products of combustion and an expansion device for expanding the hot gases to generate mechanical power. The expansion device comprises a turbine. A turbine is a fixed geometry turbine. The compressor device is made in the form of a compressor with a fixed geometry. The combustion chamber is a combustion chamber with a fixed geometry. The combustion chamber comprises a catalytic combustion chamber. The system further comprises a sensor for measuring a variable indicating the temperature at the inlet to the combustion chamber, wherein the controller is connected to the sensor and is designed to control the air flow in the engine to maintain the temperature at the entrance to the combustion chamber above a predetermined minimum temperature required for the catalytic reaction . The system further comprises a sensor associated with the heat exchanger and designed to measure a variable indicating the temperature of the exhaust gases entering the heat exchanger, the controller is connected to the specified sensor associated with the heat exchanger, and is designed to control air flow in the engine to maintain the temperature of the exhaust gases, entering the heat exchanger, below the set maximum temperature. The generator is a generator with windings. The system comprises an excitation system designed to excite the generator. The control system is designed to control the excitation system for electrical control of the generator speed and, thereby, regulation of air flow.

Недостатками являются недостаточное снижение высших гармонических составляющих тока и напряжения блоком силовой электроники (низкое качество электрической энергии), что приводит к ухудшению работы устройств защиты и автоматики, появлению дополнительных активных потерь в электрических машинах -повышению общей температуры, местным перегревам в роторе.Disadvantages are the insufficient reduction of the higher harmonic components of current and voltage by the power electronics unit (low quality of electric energy), which leads to a deterioration in the operation of protection and automation devices, the appearance of additional active losses in electric machines, an increase in the overall temperature, and local overheating in the rotor.

Техническим результатом является снижение высших гармонических составляющих тока и напряжения, повышение надежности электроснабжения потребителей.The technical result is to reduce the higher harmonic components of current and voltage, increasing the reliability of power supply to consumers.

Технический результат достигается тем, что в системе генерирования электроэнергии для подачи на нагрузку, содержащей двигатель, механически соединенный с подвижным валом, топливную систему, соединенную с двигателем, по меньшей мере один датчик двигателя, электрический генератор, соединенный с валом, датчик мощности генератора, датчик мощности нагрузки, блок силовой электроники, включающий выпрямитель, соединенный с генератором, и инвертор, соединенный с нагрузкой, систему управления двигателем и генератором, связанную с топливной системой и датчиками и выполненную с возможностью управления топливной системой, теплообменник, связанный с компрессором и камерой сгорания и снабженный датчиком измерения температуры, компрессорное устройство, силовое устройство, содержащее камеру сгорания с датчиком измерения температуры, и расширительное устройство, содержащие турбину, блок силовой электроники выполнен в виде активного выпрямителя, построенного на полностью управляемых транзисторах, последовательно соединенного с ним через контактор токоограничивающего дросселя, параллельно подключенного через тот же контактор емкостного накопителя энергии, и автономного инвертора, выполненного на полностью управляемых транзисторах, при этом емкостный накопитель энергии снабжен блоком управления, выполненным на логических элементах, датчиком определения емкости накопителя энергии, соединенным с блоком управления, устройством заряда емкостного накопителя, соединенным с ним контактором, при этом камера сгорания дополнительно снабжена датчиком определения давления в камере сгорания, соединенным с системой управления.The technical result is achieved in that in a power generation system for supplying a load comprising an engine mechanically connected to a movable shaft, a fuel system connected to an engine, at least one engine sensor, an electric generator connected to a shaft, a generator power sensor, a sensor load power, a power electronics unit including a rectifier connected to the generator, and an inverter connected to the load, an engine and generator control system associated with the fuel system and sensors, and configured to control the fuel system, a heat exchanger associated with the compressor and the combustion chamber and equipped with a temperature measurement sensor, a compressor device, a power device containing a combustion chamber with a temperature measurement sensor, and an expansion device containing a turbine, the power electronics unit is made in the form of an active rectifier built on fully controllable transistors, connected in series with it through a current limiting inductor contactor, p simultaneously connected through the same contactor of a capacitive energy storage device and an autonomous inverter made on fully controllable transistors, while the capacitive energy storage device is equipped with a control unit made on logic elements, an energy storage capacitance detection sensor connected to the control unit, a capacitive storage charging device, a contactor connected to it, while the combustion chamber is additionally equipped with a sensor for determining the pressure in the combustion chamber connected to the control system ION.

Система генерирования электроэнергии поясняется схемой, представленной на фиг.1, где 2 - двигатель, механически соединенный с подвижным валом 4, топливная система 9, соединенная с двигателем 2, которая включает топливный насос (не показан) и дозирующий клапан 8. Система также содержит по меньшей мере один датчик двигателя 16, электрический генератор 7, соединенный с валом 4, датчик 17 мощности генератора 7, датчик 1 мощности нагрузки, систему управления 10 двигателем 2 и генератором 7, топливной системы 9 и связанную с датчиками 1, 8, 16, 17, 18. Силовое устройство 19 содержит камеру сгорания 6 с датчиком 17 измерения температуры и датчиком 21 определения давления в камере сгорания 6, соединенным с системой управления 10. Расширительное устройство 20 содержит турбину 5, теплообменник 11, связанный с компрессором 3 и камерой сгорания 6 и снабженный датчиком 18 измерения температуры. Блок силовой электроники 27 выполнен в виде активного выпрямителя 14, соединенного с генератором 7, автономного инвертора 15, соединенного с нагрузкой (не показана), дросселя 26 и емкостного накопителя энергии 24. Активный выпрямитель 14, построенный на полностью управляемых транзисторах, последовательно соединен через контактор 28 с дросселем 26 и автономным инвертором 15, и параллельно подключен через тот же контактор 28 с емкостным накопителем энергии 24. Автономный инвертор 15 также выполнен на полностью управляемых транзисторах и соединен с нагрузкой (не показана). Емкостный накопитель энергии 24 дополнительно снабжен блоком управления 23, выполненным на логических элементах, датчиком 22 определения емкости накопителя энергии, соединенным с блоком управления 23, датчиком определения емкости накопителя энергии 22, устройством заряда емкостного накопителя 25 и соединенным с ним контактором 29.The power generation system is illustrated in the diagram shown in FIG. 1, where 2 is an engine mechanically connected to the movable shaft 4, a fuel system 9 connected to the engine 2, which includes a fuel pump (not shown) and a metering valve 8. The system also comprises at least one engine sensor 16, an electric generator 7 connected to the shaft 4, a generator 7 power sensor 17, a load power sensor 1, a control system 10 for the engine 2 and the generator 7, the fuel system 9 and associated with the sensors 1, 8, 16, 17 , 18. Power device The property 19 comprises a combustion chamber 6 with a temperature measurement sensor 17 and a pressure detection sensor 21 in the combustion chamber 6 connected to the control system 10. The expansion device 20 comprises a turbine 5, a heat exchanger 11 connected to the compressor 3 and the combustion chamber 6 and provided with a measurement sensor 18 temperature. The power electronics unit 27 is made in the form of an active rectifier 14 connected to a generator 7, an autonomous inverter 15 connected to a load (not shown), a reactor 26 and a capacitive energy storage 24. An active rectifier 14, built on fully controllable transistors, is connected in series through a contactor 28 with a choke 26 and an autonomous inverter 15, and is connected in parallel through the same contactor 28 with a capacitive energy storage 24. The autonomous inverter 15 is also made on fully controllable transistors and is connected to a ruzky (not shown). The capacitive energy storage device 24 is additionally equipped with a control unit 23 made on logic elements, an energy storage device determining a capacitance sensor 22 connected to the control unit 23, an energy storage device determining a capacitance sensor 22, a charge device of the capacitive storage device 25 and a contactor 29 connected to it.

Блок управления 23 осуществляет фиксацию момента подключения генератора 7 к емкостному накопителю энергии 24 через активный выпрямитель 14, работающий в режиме инвертора, и его отключение по достижению двигателем 2 заданной частоты вращения. Датчик определения емкости накопителя энергии 22 соединен с блоком управления 23 и предназначен для контроля параметров емкостного накопителя энергии 24.The control unit 23 fixes the moment of connecting the generator 7 to the capacitive energy storage 24 through an active rectifier 14 operating in inverter mode, and turns it off when the motor 2 reaches a predetermined speed. The sensor for determining the capacity of the energy storage device 22 is connected to the control unit 23 and is designed to monitor the parameters of the capacitive energy storage device 24.

Датчик 21, связанный с камерой сгорания 6 и предназначенный для измерения переменной, указывающей давление, при этом система управления 10 соединена с датчиком и осуществляет регулирование расхода топлива на двигатель 2, чтобы поддерживать величину давления в зоне допустимых значений.A sensor 21 associated with the combustion chamber 6 and designed to measure a variable indicating pressure, while the control system 10 is connected to the sensor and controls the fuel consumption of the engine 2 to maintain the pressure in the range of acceptable values.

Система работает следующим образом. Осуществляют пуск генератора от емкостного накопителя энергии 24. Контактор 28 разомкнут и электроэнергия поступает через активный выпрямитель 14, работающий в режиме инвертора. Генератор работает в режиме двигателя. Система управления 10 реализует частотный пуск генератора 7, используя силовые ключи активного выпрямителя 14. При достижении определенной частоты вращения генератора 7, блок управления 23 осуществляет отключение накопителя энергии 24 и в работу включается двигатель 2.The system operates as follows. The generator is started from the capacitive energy storage 24. The contactor 28 is open and the electric power is supplied through the active rectifier 14 operating in the inverter mode. The generator operates in engine mode. The control system 10 implements the frequency start-up of the generator 7 using the power switches of the active rectifier 14. Upon reaching a certain speed of the generator 7, the control unit 23 turns off the energy storage 24 and the engine 2 is turned on.

Двигатель 2 получает топливовоздушную смесь и сжигает эту смесь так, что смесь расширяется и создает механическую энергию, которая приводит в движение вал 4. Выхлопные газы 12 двигателя 2 направляются в теплообменник 11 для передачи тепла сжатому воздуху 13, выходящему из компрессора 3. Движение вала 4 под воздействием двигателя 2 заставляет генератор 7 вырабатывать переменный электрический ток, возникает рабочий режим. Блок управления 23 осуществляет подключение токоограничивающего дросселя 26, емкостного накопителя энергии 24 и автономного инвертора 15 через замыкание контактора 28.The engine 2 receives the air-fuel mixture and burns this mixture so that the mixture expands and creates mechanical energy that drives the shaft 4. The exhaust gases 12 of the engine 2 are sent to the heat exchanger 11 to transfer heat to the compressed air 13 leaving the compressor 3. The movement of the shaft 4 under the influence of the engine 2 causes the generator 7 to generate an alternating electric current, an operating mode occurs. The control unit 23 connects the current-limiting inductor 26, the capacitive energy storage 24 and the autonomous inverter 15 through the closure of the contactor 28.

Генератор 7 вырабатывает переменный электрический ток и напряжение. Переменный электрический ток от генератора 7 преобразуется силовой электроникой 27 для получения переменного выходного тока и напряжения с заранее определенной фиксированной частотой и отношением фаз для подачи на нагрузку. Переменный электрический ток от генератора 7 преобразуется в постоянный с помощью активного выпрямителя 14, ограничение колебаний значений тока осуществляют дросселем 26, подавление пульсаций напряжений осуществляют емкостным накопителем энергии 24, преобразование постоянного напряжения в трехфазное переменное осуществляют автономным инвертором 15, которое затем подается на нагрузку.Generator 7 generates alternating electric current and voltage. The alternating electric current from the generator 7 is converted by power electronics 27 to obtain an alternating output current and voltage with a predetermined fixed frequency and phase ratio for supplying the load. The alternating electric current from the generator 7 is converted to direct using an active rectifier 14, the current values are limited by the inductor 26 , the voltage ripple is suppressed by a capacitive energy storage 24, the DC voltage is converted into a three-phase variable by an autonomous inverter 15, which is then fed to the load.

Использование системы генерирования электроэнергии позволяет снизить высшие гармонические составляющие тока и напряжения и сократить вероятность выхода из строя камеры сгорания, т.е повысить надежность бесперебойного электроснабжения отдаленных районов нефтедобычи, предприятий минерально-сырьевого комплекса.Using the power generation system allows you to reduce the higher harmonic components of current and voltage and reduce the likelihood of failure of the combustion chamber, that is, increase the reliability of uninterrupted power supply to remote areas of oil production, enterprises of the mineral resource complex.

Claims

An electric power generation system for supplying a load, comprising an engine mechanically connected to a movable shaft, a fuel system connected to an engine, at least one engine sensor, an electric generator connected to a shaft, a generator power sensor, a load power sensor, a power electronics unit, comprising a rectifier connected to the generator and an inverter connected to the load, the engine and generator control system associated with the fuel system and sensors and configured to fuel system control, a heat exchanger associated with a compressor and a combustion chamber and equipped with a temperature measuring sensor, a compressor device, a power device containing a combustion chamber with a temperature measuring sensor, and an expansion device containing a turbine, characterized in that the power electronics unit is made in the form of an active a rectifier built on fully controllable transistors, connected in series with it through a current limiting inductor contactor, connected in parallel through the same contactor of a capacitive energy storage device, and an autonomous inverter made on fully controllable transistors, while the capacitive energy storage device is equipped with a control unit made on logic elements, connected to it by a sensor for determining the capacity of the energy storage device and a charge device of the capacitive storage device connected to the storage device contactor, and the combustion chamber is additionally equipped with a pressure detection sensor in the combustion chamber connected to the control system.