RU2692682C1 - Power plant - Google Patents

Power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2692682C1
RU2692682C1 RU2018133539A RU2018133539A RU2692682C1 RU 2692682 C1 RU2692682 C1 RU 2692682C1 RU 2018133539 A RU2018133539 A RU 2018133539A RU 2018133539 A RU2018133539 A RU 2018133539A RU 2692682 C1 RU2692682 C1 RU 2692682C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
inverter
rotor
annular
terminals
Prior art date
Application number
RU2018133539A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Валериевич Чебоксаров
Original Assignee
Виктор Валериевич Чебоксаров
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 Виктор Валериевич Чебоксаров filed Critical Виктор Валериевич Чебоксаров
Priority to RU2018133539A priority Critical patent/RU2692682C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2692682C1 publication Critical patent/RU2692682C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRA-RED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/10PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
    • H02S10/12Hybrid wind-PV energy systems
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to the field of electric engineering, in particular to small-power power plants, and can be used for creation of wind-photoelectric stations. Technical result is achieved by the fact that device comprises central tower and rotor with rotary blades arranged between rigid annular disks and made with possibility of rotation around vertical axes by means of rotation drives, communication elements of annular discs with rotor hinges installed with possibility of rotation around longitudinal axis of central tower, annular pontoon arranged with possibility of rotation around central tower and attached to lower annular disc, a battery of photoelectric converters fixed on an upper plane of the upper annular disc, a dependent inverter mounted on the rotor, and a current-transmitting unit installed coaxially with the central tower. At that, the photoelectric converters battery leads are connected to the inverter dependent inputs, the inverter dependent outputs are connected to the current-transmitting unit movable part terminals and connected in parallel to the blades rotation drives power inputs, and terminals of fixed part of current-transmitting unit are connected to power lines of electric network of installation.EFFECT: increased output power of the plant and reduced frequency of failures related to power supply instability of blades rotation drives; power plant with higher efficiency and reliability is obtained.3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области малой энергетики и может быть использовано для создания ветро-фотоэлектрических станций.The invention relates to the field of small energy and can be used to create wind-photovoltaic stations.
Известна солнечно-ветровая энергетическая установка, содержащая ветротурбину, на криволинейные лопасти которой наклеены пленочные фотоэлектрические преобразователи, соединенные в батарею, а также содержащая токопередающие узлы, аккумуляторные батареи и инвертор (патент РФ № 2611923, МПК H02S 10/12, 2017 г).Known solar-wind power installation containing a wind turbine, on curved blades of which are glued film photoelectric converters connected to a battery, as well as containing current transmitting nodes, batteries and an inverter (RF patent № 2611923, IPC H02S 10/12, 2017).
Основными недостатками этого решения являются пониженная надежность, малая мощность и низкая эффективность работы батареи фотоэлектрических преобразователей из-за наличия двух контактных токопередающих узлов и непрерывной смены освещенности фотоэлектрических преобразователей при вращении ветротурбины. Так, известно (см., например, Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей, 1983 г. ), что в модуле из последовательно соединенных фотоэлектрических преобразователей ток ограничивается током наименее освещенного преобразователя, а в случае отключения затененного преобразователя шунтирующим диодом снижается выходная мощность.The main disadvantages of this solution are reduced reliability, low power and low efficiency of the photoelectric converters battery due to the presence of two contact current-transmitting nodes and a continuous change in the illumination of photoelectric converters during the rotation of the wind turbine. So, it is known (see, for example, Rauschenbach G. Handbook for Solar Design, 1983) that in a module of series-connected photovoltaic cells the current is limited by the current of the least lit converter, and in the case of a shaded shunt diode, the output power is reduced.
Известна гибридная энергетическая вертикальная установка, содержащая ветроротор Савониуса, на скрученных лопастях которого закреплены фотоэлектрические преобразователи, а также содержащая индукционный токопередающий узел, накопитель электрической энергии и инвертор (патент РФ № 2551913, МПК H02S 10/12, 2015 г).Known hybrid energy vertical installation containing Savonius wind rotor, on the twisted blades of which are mounted photoelectric converters, as well as containing an inductive current-transmitting node, an electric energy storage device and an inverter (RF Patent No. 2551913, IPC H02S 10/12, 2015).
Основными недостатками этого решения являются малая мощность и низкая эффективность работы батареи фотоэлектрических преобразователей из-за непрерывной смены освещенности фотоэлектрических преобразователей при вращении ветроротора Савониуса, а также дополнительного затенения фотоэлектрических преобразователей лопастями расположенного вокруг них ветроротора Дарье.The main disadvantages of this solution are the low power and low efficiency of the photovoltaic cells battery due to the continuous change in the photoelectric transducer illumination when the Savonius wind rotor is rotated, as well as the additional shading of the photoelectric transducers by the Darier wind rotor rotor.
Известна система автономного электро- и теплоснабжения жилых и производственных помещений, содержащая ветрогенераторную установку, батарею фотоэлектрических преобразователей, размещенную вне ветрогенераторной установки, аккумулятор электрической энергии и инвертор (патент РФ № 2535899, МПК H02S 10/12, 2014 г).A known system of autonomous electric and heat supply of residential and industrial premises, containing a wind generator installation, a battery of photovoltaic cells placed outside the wind generator installation, an electric energy battery and an inverter (RF Patent No. 2535899, IPC H02S 10/12, 2014).
Недостатками этого решения являются необходимость использования дополнительной свободной площади для размещения батареи фотоэлектрических преобразователей, а также снижение эффективности фотоэлектрических преобразователей из-за перегрева при работе вследствие плохого теплоотвода от их поверхностей.The disadvantages of this solution are the need to use additional free space to accommodate a battery of photoelectric converters, as well as a decrease in the efficiency of photoelectric converters due to overheating during operation due to poor heat dissipation from their surfaces.
Известна ветроэнергетическая установка, содержащая кольцевой понтон-ротор, размещенный с возможностью вращения вокруг центральной неподвижной башни, поворотные лопасти, выполненные с возможностью вращения вокруг вертикальных осей и размещенные между жесткими кольцевыми дисками, гибкие тяги, связанные со ступицей преобразователя энергии, установленной с возможностью вращения вокруг продольной оси неподвижной башни, при этом нижний кольцевой диск скреплен с кольцевым понтоном посредством жестких стержневых элементов (патент РФ № 2334121, МПК F03D 3/00, 2008 г).Known wind power installation, containing an annular pontoon rotor, placed rotatably around the central fixed tower, rotary blades, made rotatable around vertical axes and placed between rigid annular disks, flexible rods connected to the hub of the energy converter installed rotatably around the longitudinal axis of the fixed tower, while the lower annular disk is bonded with an annular pontoon by means of rigid rod elements (RF Patent No. 2334 121, IPC F03D 3/00, 2008).
Эта установка, как наиболее близкая по технической сущности к предлагаемой, выбрана в качестве прототипа.This installation, as the closest in technical essence to the proposed, is chosen as a prototype.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
1. Низкая эффективность вследствие использования лишь одного возобновляемого источника энергии. Прекращение генерации в безветренную погоду.1. Low efficiency due to the use of only one renewable energy source. Termination of generation in calm weather.
2. Недостаточная надежность работы вследствие нестабильного энергоснабжения приводов поворота лопастей.2. Insufficient reliability due to the unstable power supply of the blades turning actuators.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое решение, выражается в повышении эффективности работы энергетической установки и ее надежности.The task, which the proposed solution is aimed at, is expressed in increasing the efficiency of the power plant and its reliability.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в увеличении выходной мощности установки, уменьшении частоты отказов, связанных с нестабильностью энергоснабжения приводов поворота лопастей.The technical result, which is achieved when solving the task, is expressed in increasing the output power of the installation, reducing the frequency of failures associated with the instability of the power supply of the rotation drives of the blades.
Поставленная задача решается тем, что энергетическая установка, содержащая центральную башню и ротор, который включает поворотные лопасти, размещенные между жесткими кольцевыми дисками и выполненные с возможностью вращения вокруг вертикальных осей посредством приводов поворота, элементы связи кольцевых дисков со ступицами ротора, установленными с возможностью вращения вокруг продольной оси центральной башни, и кольцевой понтон, размещенный с возможностью вращения вокруг центральной башни и скрепленный с нижним кольцевым диском, отличается тем, что она снабжена батареей фотоэлектрических преобразователей, закрепленной на верхней плоскости верхнего кольцевого диска, зависимым инвертором, установленным на роторе, и токопередающим узлом, установленным соосно с центральной башней, при этом выводы батареи фотоэлектрических преобразователей подключены к входам зависимого инвертора, выходы зависимого инвертора подключены к клеммам подвижной части токопередающего узла и параллельно подключены к входам электропитания приводов поворота лопастей, а клеммы неподвижной части токопередающего узла подключены к силовым линиям электрической сети установки.The problem is solved in that a power plant comprising a central tower and a rotor, which includes rotary blades placed between rigid annular disks and made rotatable around vertical axes by means of rotational drives, coupling elements of annular disks with rotor hubs mounted rotatably around the longitudinal axis of the central tower, and an annular pontoon, placed with the possibility of rotation around the central tower and fastened to the lower annular disk, from This is due to the fact that it is equipped with a battery of photoelectric converters mounted on the upper plane of the upper annular disk, a dependent inverter mounted on the rotor, and a current-transmitting node mounted coaxially with the central tower, while the terminals of the battery of the photoelectric converters are connected to the inputs of the dependent inverter, the outputs of the dependent inverter connected to the terminals of the movable part of the current transmitting unit and connected in parallel to the power inputs of the blades turning actuators, and the fixed terminals parts of the power transmission node are connected to the power lines of the electrical network of the installation.
При этом фотоэлектрические преобразователи установлены в тепловом контакте с металлической поверхностью верхнего кольцевого диска.In this case, photoelectric converters are installed in thermal contact with the metal surface of the upper annular disk.
Кроме того, ротор снабжен накопителем электрической энергии и батарейным инвертором, при этом выходы зависимого инвертора и клеммы подвижной части токопередающего узла подключены к входам электропитания приводов поворота лопастей через батарейный инвертор, а входы батарейного инвертора по постоянному току подключены к выводам накопителя электрической энергии.In addition, the rotor is equipped with an electrical energy storage device and a battery inverter, while the outputs of the dependent inverter and the terminals of the moving part of the current-transmitting unit are connected to the power inputs of the blade rotation drives through the battery inverter, and the battery inverter inputs are connected to the electrical energy storage terminals.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».Comparative analysis of the essential features of the proposed solution with the essential features of the analogs and the prototype indicates its compliance with the criterion of "novelty."
При этом признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.While the signs of the distinctive part of the claims solve the following functional tasks.
Признаки «…снабжена батареей фотоэлектрических преобразователей, закрепленной на верхней плоскости верхнего кольцевого диска, зависимым инвертором, установленным на роторе, и токопередающим узлом, установленным соосно с центральной башней, при этом выводы батареи фотоэлектрических преобразователей подключены к входам зависимого инвертора, выходы зависимого инвертора подключены к клеммам подвижной части токопередающего узла …, а клеммы неподвижной части токопередающего узла подключены к силовым линиям электрической сети установки» позволяют задействовать для генерации электроэнергии энергию солнечного излучения, приходящую на значительную площадь верхней плоскости верхнего кольцевого диска. При этом фотоэлектрические преобразователи хорошо охлаждаются воздушными струями, обтекающими верхний кольцевой диск на повышенной скорости, не затеняются и находятся в условиях равной освещенности.The signs "... are equipped with a photoelectric converter battery mounted on the upper plane of the upper annular disk, a dependent inverter mounted on the rotor, and a current-transmitting unit mounted coaxially with the central tower, while the terminals of the photoelectric converter battery are connected to the inputs of the dependent inverter, the outputs of the dependent inverter are connected to the terminals of the movable part of the current transmitting node ..., and the terminals of the fixed part of the current transmitting node are connected to the power lines of the electrical network and "allow use for power generation of the solar radiation energy for a large area of the upper plane of the upper annular disc. In this case, photoelectric converters are well cooled by air jets flowing around the upper annular disk at an increased speed, they are not shaded and are in conditions of equal illumination.
Признак «...выходы зависимого инвертора подключены к клеммам подвижной части токопередающего узла и параллельно подключены к входам электропитания приводов поворота лопастей, а клеммы неподвижной части токопередающего узла подключены к силовым линиям электрической сети установки» и признаки 3-го пункта формулы обеспечивают повышенную надежность работы приводов поворота лопастей за счет резервирования источников их электропитания.The sign "... outputs of the dependent inverter are connected to the terminals of the moving part of the current transmitting node and connected in parallel to the power inputs of the blades turning actuators, and the fixed part terminals of the current transmission node are connected to the power lines of the electrical network of the installation" and signs of the 3rd formula provide enhanced reliability drives the rotation of the blades due to redundancy of their power sources.
Признак 2-го пункта формулы обеспечивает дополнительный отвод тепла, образующегося при работе фотоэлектрических преобразователей также в металл верхнего кольцевого диска. Тем самым предотвращается снижение КПД фотоэлектрических преобразователей из-за нагрева.The sign of the 2nd claim provides additional heat removal resulting from the operation of photoelectric converters also into the metal of the upper annular disk. This prevents a decrease in the efficiency of photoelectric converters due to heating.
Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена энергетическая установка в разрезе. На фиг. 2 - вид установки сверху (нижняя ступица преобразователя энергии и прикрепленные к ней гибкие тяги здесь условно не показаны). На фиг. 3 в увеличенном масштабе показан разрез А-А (см. фиг. 2). На фиг. 4 показана электрическая схема фотоэлектрической части энергетической установки.The essence of the proposed solution is illustrated by drawings. FIG. 1 shows a power plant in section. FIG. 2 - installation view from above (the lower hub of the energy converter and the flexible rods attached to it are conventionally not shown here). FIG. 3 shows a section A-A on an enlarged scale (see FIG. 2). FIG. 4 shows the electrical circuit of the photovoltaic part of the power plant.
На чертежах обозначено:In the drawings indicated:
1-кольцевой понтон, 2 - поворотные лопасти, 3 и 4 - нижний и верхний (соответственно) кольцевые диски, 5 - жесткие колонны для крепления нижнего кольцевого диска 3 с кольцевым понтоном 1, 6 - горизонтальные радиальные гибкие тяги для крепления верхнего кольцевого диска 4 с верхней ступицей 7 ротора, 8 - нижняя ступица ротора, 9 - горизонтальные гибкие тяги для крепления ступицы 8 с нижним кольцевым диском 3, 10 - неподвижная башня, 11 -вертикальная ось лопасти, 12 - наклонная штанга, 13 - фотоэлектрический модуль, составленный из фотоэлектрических преобразователей, 14 - верхняя плоская металлическая поверхность верхнего кольцевого диска 4, 15 - фотоэлектрическая батарея, составленная из фотоэлектрических модулей 13, 16 - зависимый инвертор с контроллером фотоэлектрической батареи, 17 - батарейный инвертор, 18 - накопитель электрической энергии (аккумуляторная батарея), 19 - неподвижная часть токопередающего узла, 20 - подвижная часть токопередающего узла, 21 - привод поворота лопасти, 22 - подводный электрический кабель, 23 - силовые линии электрической сети установки.1-ring pontoon, 2 - rotary blades, 3 and 4 - lower and upper (respectively) annular discs, 5 - rigid columns for fastening the lower annular disk 3 with an annular pontoon 1, 6 - horizontal radial flexible rods for fastening the upper annular disk 4 with the upper hub 7 of the rotor, 8 - the lower hub of the rotor, 9 - horizontal flexible rods for mounting the hub 8 with the lower annular disk 3, 10 - fixed tower, 11 - vertical axis of the blade, 12 - inclined rod, 13 - photovoltaic module, made up of photovoltaic conversion fir trees, 14 — the upper flat metal surface of the upper annular disk 4, 15 — photovoltaic battery made up of photovoltaic modules 13, 16 — dependent inverter with photovoltaic battery controller, 17 — battery inverter, 18 — electric energy storage (battery), 19 the fixed part of the current-transmitting unit, 20 — the movable part of the current-transmitting unit, 21 — the drive of the blade rotation, 22 — the underwater electric cable, 23 — the power lines of the electrical network of the installation.
Энергетическая установка представляет собой плавучую ветротурбину с вертикальной осью вращения, объединенную с солнечной миниэлектростанцией. Нижняя несущая система ротора ветротурбины выполнена в виде кольцевого понтона 1. К кольцевому понтону 1 на жестких колоннах 5 прикреплен нижний кольцевой диск 3, выше и параллельно которому расположен верхний кольцевой диск 4. Между жесткими кольцевыми дисками 3 и 4 размещены поворотные лопасти 2. Верхний кольцевой диск 4 скреплен горизонтальными радиальными гибкими тягами 6 с верхней ступицей 7 ротора, установленной на неподвижной башне 10. Причем верхняя ступица 7 ротора установлена с возможностью вращения вокруг продольной оси башни 10. Нижняя ступица 8 ротора скреплена горизонтальными гибкими тягами 9 с нижним кольцевым диском 3 и связана с преобразователем энергии (условно не показан), например, насосом объемнорегулируемой гидропередачи «насос-турбогенератор». Приводы поворота лопастей 23 могут быть выполнены в любом общеизвестном варианте. Кольцевые диски 3 и 4 выполнены шириной от 0,8 до 1,5 от величины хорды лопасти 2, с трапецеидальным поперечным сечением.The power plant is a floating wind turbine with a vertical axis of rotation, combined with a solar mini-power plant. The lower carrier system of the wind turbine rotor is made in the form of an annular pontoon 1. The lower annular disk 3 is attached to the annular pontoon 1 on rigid columns 5, above and parallel to which is located the upper annular disk 4. Rotary blades 2 are placed parallel to the rigid annular disks 3. The upper annular the disk 4 is fastened by horizontal radial flexible rods 6 with the upper hub 7 of the rotor mounted on the fixed tower 10. Moreover, the upper hub of the rotor 7 is mounted for rotation around the longitudinal axis of the tower 10. Lower Thread rotor hub 8 fastened horizontal flexible rods 9 with the lower annular disc 3 and is associated with the energy converter (is not shown), e.g., hydraulic transmission pump obemnoreguliruemoy "pump-turbine generator." Drives turning the blades 23 can be performed in any well-known version. The annular disks 3 and 4 are made with a width of 0.8 to 1.5 times the chord of the blade 2, with a trapezoidal cross-section.
На верхней плоской поверхности 14 верхнего кольцевого диска 4 закреплены фотоэлектрические модули 13, составленные из фотоэлектрических преобразователей по известным схемам коммутации. Путем последовательных и параллельных соединений из фотоэлектрических модулей 13 составлена фотоэлектрическая батарея 15.On the upper flat surface 14 of the upper annular disk 4 mounted photovoltaic modules 13, composed of photoelectric converters according to well-known switching schemes. By serial and parallel connections of the photovoltaic modules 13 is composed of a photovoltaic battery 15.
Выводы фотоэлектрической батареи 15 подключены ко входу зависимого инвертора 16 (например, может быть использован инвертор SMA Sunny Central), выход которого подключен к клеммам подвижной части токопередающего узла 20. Неподвижная часть токопередающего узла 19 подключена к силовым линиям электрической сети 23. К выходу зависимого инвертора 16 также параллельно подключены входы электропитания приводов поворота лопастей 21 (блоки управления приводов условно не показаны) и вход батарейного инвертора 17 (например, модели SMA Sunny Island) по переменному току. К входу по постоянному току батарейного инвертора 17 подключены выводы накопителя электрической энергии 18.The terminals of the photovoltaic battery 15 are connected to the input of the dependent inverter 16 (for example, the SMA Sunny Central inverter can be used), the output of which is connected to the terminals of the moving part of the current transmitting node 20. The fixed part of the current transmitting node 19 is connected to the power lines of the electrical network 23. To the output of the dependent inverter 16 are also connected in parallel with the power inputs of the rotational drives of the blades 21 (drive control units conventionally not shown) and the input of the battery inverter 17 (for example, the SMA Sunny Island model) with alternating current. To the DC input of the battery inverter 17 are connected to the leads of the electrical energy storage unit 18.
Схема коммутации фотоэлектрической батарея 15 определяется входным напряжением зависимого инвертора 16 и напряжением в точке максимальной мощности фотоэлектрического модуля по известным методикам. Номинальная мощность батарейного инвертора 17 определяется мощностью электродвигателей приводов поворота лопастей 21. Напряжение накопителя электрической энергии 18 определяется входным напряжением батарейного инвертора по постоянному току.The switching circuit of the photovoltaic battery 15 is determined by the input voltage of the dependent inverter 16 and the voltage at the point of maximum power of the photovoltaic module by known methods. The rated power of the battery inverter 17 is determined by the power of the electric motors of the blades turning drives 21. The voltage of the electrical energy storage device 18 is determined by the input voltage of the battery inverter in DC.
Токопередающий узел установлен соосно с центральной башней 10, предпочтительно в верхней опоре ротора. Его неподвижная часть 19, например, система контактных колец, подключенных к силовым линиям электрической сети установки, закреплена на центральной башне 10, а подвижная часть 20 токопередающего узла, например, система щеток расположена на верхней ступице 7. Возможно также исполнение токопередающего узла с бесконтактной (индукционной) передачей. Изолированные кабели (не показаны) от подвижной части 20 токопередающего узла к фотоэлектрической батарее 5 модулей и к входам электропитания приводов поворота лопастей 21 проложены по гибким тягам 6. Инверторы 16 и 17, аккумуляторная батарея 18 конструктивно расположены в отсеках ротора, приближенных к оси его вращения, например, на верхней ступице 7 или на нижней ступице 8, что облегчает доступ к ним технического персонала для обслуживания и ремонта.Current-transmitting node is installed coaxially with the central tower 10, preferably in the upper support of the rotor. Its fixed part 19, for example, the system of contact rings connected to the power lines of the electrical network of the installation, is fixed on the central tower 10, and the movable part 20 of the current transmitting unit, for example, the brush system is located on the upper hub 7. It is also possible to use a current transmitting unit with a contactless ( induction) transfer. Insulated cables (not shown) from the moving part 20 of the current-transmitting unit to the photovoltaic battery 5 modules and to the power supply inputs of the rotational drives of the blades 21 are laid along flexible rods 6. Inverters 16 and 17, the battery 18 are structurally located in the rotor compartments close to the axis of its rotation for example, on the upper hub 7 or on the lower hub 8, which makes it easier for technical staff to access them for maintenance and repair.
Энергетическая установка работает следующим образом.The power plant operates as follows.
Поворотные лопасти 2 посредством приводов их разворота (на фиг. 1-3 условно не показаны) поворачиваются вокруг вертикальных осей 11 на предварительно рассчитанные углы атаки относительно направления ветра. Аэродинамические силы, воздействующие на лопасти 2, передаются через оси 11 на нижний 3 и верхний 4 кольцевые диски. При этом крутящий момент через колонны 5 приводит во вращение кольцевой понтон 1 и, через предварительно натянутые гибкие тяги 9, нижнюю ступицу 8 ротора. Крутящий момент с верхнего кольцевого диска 4 через наклонные стержневые элементы (штанги) 12 также передается на нижний кольцевой диск 3 и далее на ступицу 8. Верхняя ступица 7, установленная в подшипнике на неподвижной башне 10, и нижняя ступица 8 удерживают диски 3 и 4 в горизонтальной плоскости соответственно через гибкие тяги 9 и 6. Тем самым обеспечивается жесткость ротора. Механическая энергия вращения нижней ступицы 8 ротора затем преобразуется в электрическую энергию, поступает в электрическую сеть установки и далее, по подводному кабелю 22, к внешним потребителям.Rotary blades 2 through drives their reversal (in Fig. 1-3 conventionally not shown) are rotated around the vertical axis 11 at a pre-calculated angles of attack relative to the direction of the wind. Aerodynamic forces acting on the blades 2 are transmitted through the axes 11 to the lower 3 and upper 4 annular disks. When this torque through the column 5 causes the rotation of the annular pontoon 1 and, through the pre-stretched flexible rods 9, the lower hub 8 of the rotor. Torque from the upper annular disk 4 through the inclined rod elements (rods) 12 is also transmitted to the lower annular disk 3 and then to the hub 8. The upper hub 7 mounted in the bearing on the stationary tower 10 and the lower hub 8 hold the disks 3 and 4 in horizontal plane, respectively, through flexible rods 9 and 6. This ensures the rigidity of the rotor. The mechanical energy of rotation of the lower hub 8 of the rotor is then converted into electrical energy, enters the electrical network of the installation and then, via a submarine cable 22, to external consumers.
Фотоэлектрические преобразователи, включенные в фотоэлектрические модули 13, преобразуют энергию падающих на них фотонов солнечного излучения в электрическую энергию, формируют выходное напряжение модуля. Последовательное и параллельное соединение фотоэлектрических модулей 13 в фотоэлектрическую батарею 15 повышает напряжение до требуемого уровня входного напряжения зависимого инвертора 16 и повышает мощность. Переменный ток, полученный на выходе инвертора 16, через токопередающий узел (19 и 20) подается в силовые линии 23 электрической сети энергоустановки. Кроме того, с зависимого инвертора 16 осуществляется электропитание приводов поворота лопастей 21, а также заряд аккумуляторной батареи 18 через батарейный инвертор 17, работающий в данном случае в режиме зарядного устройства.The photoelectric converters included in the photovoltaic modules 13 convert the energy of the solar photons incident on them into electrical energy, which form the output voltage of the module. The serial and parallel connection of the photovoltaic modules 13 to the photovoltaic battery 15 raises the voltage to the required level of the input voltage of the dependent inverter 16 and increases the power. The alternating current received at the output of the inverter 16, through the current-transmitting node (19 and 20) is fed to the power lines 23 of the electrical network of the power plant. In addition, from the dependent inverter 16, the rotational drives of the blades 21 are powered, as well as the charge of the battery 18 through the battery inverter 17, which in this case operates in the charger mode.
Поскольку все фотоэлектрические модули 13 расположены на одной верхней плоской грани 14 верхнего кольцевого диска 4, то они не подвергаются затенению и все находятся в условиях равномерной освещенности. Таким образом, предотвращается потеря мощности фотоэлектрической батареи 15, связанная с возможной неравномерностью освещения фотоэлектрических модулей 13.Since all photovoltaic modules 13 are located on one upper flat face 14 of the upper annular disk 4, they are not subject to shading and all are in uniform light conditions. Thus, the loss of power of the photovoltaic battery 15 due to possible uneven illumination of the photovoltaic modules 13 is prevented.
В ночное время электропитание приводов поворота лопастей производится от силовых линий 23 электрической сети энергетической установки через токопередающий узел (19 и 20). В случае отказа электрической сети энергоустановки или отказа токопередающего узла при недостаточной мощности фотоэлектрической батареи 15, электропитание приводов поворота лопастей производится от аккумуляторной батареи 18 через батарейный инвертор 17, работающий в данном случае в режиме инвертора напряжения. Таким образом обеспечивается повышенная надежность работы энергоустановки.At night, the power supply of the rotation drives of the blades is made from the power lines 23 of the electrical network of the power plant through the current transmitting node (19 and 20). In case of failure of the electrical network of the power plant or failure of the current-transmitting unit in case of insufficient power of the photovoltaic battery 15, the blades turn drives are powered from the battery 18 through the battery inverter 17, which in this case operates in the voltage inverter mode. This ensures increased reliability of the power plant.
Тепло, выделяемое при работе фотоэлектрических модулей 13, эффективно отводится в металл верхнего кольцевого диска 4 на верхней плоской грани 14, а затем отводится скоростными приповерхностными струями воздуха. Тем самым исключается снижение выходной мощности фотоэлектрических модулей из-за их нагрева.The heat generated by the operation of the photovoltaic modules 13, is effectively discharged into the metal of the upper annular disk 4 on the upper flat face 14, and then is discharged by high-speed surface air jets. This eliminates the reduction of the output power of the photovoltaic modules due to their heating.

Claims (3)

1. Энергетическая установка, содержащая центральную башню и ротор, который включает поворотные лопасти, размещенные между жесткими кольцевыми дисками и выполненные с возможностью вращения вокруг вертикальных осей посредством приводов поворота, элементы связи кольцевых дисков со ступицами ротора, установленными с возможностью вращения вокруг продольной оси центральной башни, и кольцевой понтон, размещенный с возможностью вращения вокруг центральной башни и скрепленный с нижним кольцевым диском, отличающаяся тем, что она снабжена батареей фотоэлектрических преобразователей, закрепленной на верхней плоскости верхнего кольцевого диска, зависимым инвертором, установленным на роторе, и токопередающим узлом, установленным соосно с центральной башней, при этом выводы батареи фотоэлектрических преобразователей подключены к входам зависимого инвертора, выходы зависимого инвертора подключены к клеммам подвижной части токопередающего узла и параллельно подключены к входам электропитания приводов поворота лопастей, а клеммы неподвижной части токопередающего узла подключены к силовым линиям электрической сети установки.1. Power plant, containing a central tower and a rotor, which includes rotary blades placed between rigid annular disks and made rotatable around vertical axes by means of rotation actuators, coupling elements of annular disks with rotor hubs mounted rotatably around the longitudinal axis of the central tower and an annular pontoon placed rotatably around a central tower and fastened to a lower annular disk, characterized in that it is provided with a bat Photoelectric converters mounted on the upper plane of the upper annular disk, dependent inverter mounted on the rotor, and the current transmitting node mounted coaxially with the central tower, while the battery terminals of the photovoltaic converters are connected to the inputs of the dependent inverter, the outputs of the dependent inverter are connected to the terminals of the moving part of the current transmitting node and in parallel are connected to the power inputs of the drives of the rotation of the blades, and the terminals of the fixed part of the current transmitting node cheny to the lines of the electrical installation network.
2. Энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что фотоэлектрические преобразователи установлены в тепловом контакте с металлической поверхностью верхнего кольцевого диска.2. The power plant according to Claim. 1, characterized in that the photoelectric converters are installed in thermal contact with the metal surface of the upper annular disk.
3. Энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что ротор снабжен накопителем электрической энергии и батарейным инвертором, при этом выходы зависимого инвертора и клеммы подвижной части токопередающего узла подключены к входам электропитания приводов поворота лопастей через батарейный инвертор, а входы батарейного инвертора по постоянному току подключены к выводам накопителя электрической энергии.3. The power plant according to claim 1, characterized in that the rotor is equipped with an electrical energy storage device and a battery inverter, while the outputs of the dependent inverter and the terminals of the moving part of the current transmitting unit are connected to the power inputs of the blades turning drives through the battery inverter the current is connected to the terminals of the electric energy store.
RU2018133539A 2018-09-21 2018-09-21 Power plant RU2692682C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133539A RU2692682C1 (en) 2018-09-21 2018-09-21 Power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133539A RU2692682C1 (en) 2018-09-21 2018-09-21 Power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2692682C1 true RU2692682C1 (en) 2019-06-26

Family

ID=67038362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018133539A RU2692682C1 (en) 2018-09-21 2018-09-21 Power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2692682C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1982003662A1 (en) * 1981-04-16 1982-10-28 Bernhard Joest Plant for utilization of wind and waves
RU2334121C2 (en) * 2006-08-01 2008-09-20 Дальневосточный государственный технический университет Wind-driven electric plant
RU124440U1 (en) * 2012-08-15 2013-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) SOLAR PHOTOELECTRIC INSTALLATION

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1982003662A1 (en) * 1981-04-16 1982-10-28 Bernhard Joest Plant for utilization of wind and waves
RU2334121C2 (en) * 2006-08-01 2008-09-20 Дальневосточный государственный технический университет Wind-driven electric plant
RU124440U1 (en) * 2012-08-15 2013-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) SOLAR PHOTOELECTRIC INSTALLATION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2345050B1 (en) A distributed electrical generation system
CN102171449B (en) Power converter for use with wind generator
KR100721002B1 (en) Solar generator
Toledo et al. Overview of wind energy conversion systems development, technologies and power electronics research trends
RU2551913C1 (en) All-season vertical hybrid power unit
RU74171U1 (en) INTEGRATED SOLAR WIND POWER INSTALLATION
EP3359807B1 (en) Apparatus and method of generating energy from renewable energy sources
CN107905952A (en) The hybrid wind energy conversion system of a kind of wind, Guang Heshui
RU2692682C1 (en) Power plant
CN102748201A (en) Pod type tidal generator set
RU2691865C1 (en) Power plant
Soundarya et al. Design and Modeling of Hybrid DC/AC Microgrid With Manifold Renewable Energy Sources
US9581135B2 (en) Cable-suspended wind energy generator
CA2975109C (en) Solar and wind energy collection system and method
CN203879677U (en) Float-type wave energy power generation system capable of preventing looseness of cables
CN110185573A (en) A kind of marine Very large floating structure with joint power supply system
RU109308U1 (en) DYNAMIC ADVERTISING AND INFORMATION UNIT WITH ENERGY SUPPLY FROM A WIND GENERATOR AND SUNNY BATTERIES (OPTIONS)
JP2013093365A (en) Photovoltaic power generating system
EP3182554A1 (en) A system for converting distributed renewable energy into usable energy
RU2555604C1 (en) Floating microhydrosolar power station
Ma et al. Introduction to renewable energy systems
US11035341B1 (en) System and method for restarting a wind turbine
CN103867379A (en) Cable slack preventing float-type wave energy power generation system
Mohammed et al. Hybrid Renewable (Solar/Wind) System
KR20110037514A (en) Hybrid electric power generation system using photovoltaics and wind power