RU32206U1 - The device for controlling the speed of a high-speed wind wheel - Google Patents
The device for controlling the speed of a high-speed wind wheel Download PDFInfo
- Publication number
- RU32206U1 RU32206U1 RU2002131532/20U RU2002131532U RU32206U1 RU 32206 U1 RU32206 U1 RU 32206U1 RU 2002131532/20 U RU2002131532/20 U RU 2002131532/20U RU 2002131532 U RU2002131532 U RU 2002131532U RU 32206 U1 RU32206 U1 RU 32206U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wind wheel
- speed
- brake
- controlling
- rotational speed
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Description
Устройство регулирования частоты вращения быстроходного ветроколесаThe device for controlling the speed of a high-speed wind wheel
Полезная модель относится к системам обеспечения безопасности ветроагрегатов и может быть использована при создании систем регулирования лопастных ветродвигателей.The utility model relates to safety systems for wind turbines and can be used to create systems for regulating vane wind turbines.
Известно устройство регулирования частоты вращения быстроходного колеса ветродвигателя УВЭ-500М ФГУП ЦНИИ «Электроприбор, в виде флюгера (хвоста) на наклонном шарнире, изменением положения в потоке всего вращающегося ветроколеса (выводом его из-под ветра). Такое устройство имеет ограниченное применение, в основном для ветроколес очень малых размеров, поскольку пространственное изменение положения вращающегося с предельной частотой ветроколеса в потоке требует избыточного упрочнения (утяжеления) всей конструкции, а также ведет к потерям в выработке электроэнергии.A known device for controlling the frequency of rotation of the high-speed wheel of a wind turbine UVE-500M FSUE Central Research Institute "Electrical appliance, in the form of a weather vane (tail) on an inclined hinge, by changing the position in the stream of the entire rotating wind wheel (removing it from the wind). Such a device has limited use, mainly for very small sized wind wheels, since the spatial change in the position of the wind wheel rotating with the maximum frequency in the stream requires excessive hardening (weighting) of the entire structure, and also leads to losses in electricity generation.
Известен центробежный регулятор скорости вращения ветроколеса а.с. SU №708068 от 05.01.80, содержащий связанные с лопастями рычаги, один из которых, взаимодействует через муфту с пружиной и оснащен роликом, а второй снабжен массивным грузом. Указанный центробежный регулятор частоты вращения ВЭУ с постоянной скоростью вращеьшя ветроколеса характеризуется низкой эксплуатационной надежностью многозвенной механической системы, изменяющей пространственное положение лопасти под нагрузкой, а также пониженной выработкой электроэнергии, связанной с работой ветроколеса в неоптимальном режиме переменной быстроходности.Known centrifugal regulator of the rotational speed of a wind wheel A.S. SU No. 708068 from 05.01.80, containing levers associated with the blades, one of which interacts through a clutch with a spring and is equipped with a roller, and the second is equipped with a massive load. The specified centrifugal speed controller of a wind turbine with a constant rotational speed of a wind wheel is characterized by low operational reliability of a multi-link mechanical system that changes the spatial position of the blade under load, as well as reduced power generation associated with the operation of the wind wheel in a non-optimal variable speed mode.
Наиболее близким по технической сзшщости является а.с. SU N 969952 от 30.10.82-устройство для регулирования частоты вращения ветроколеса, содержащее две электрические машины, одна из которых выполнена в виде синхронного генератора, а вторая-в виде генератора постоянного тока, подсоединенные к ним блоки возбуждения и тахогенератор, электрохимический аккумулятор и инвертор. Устройство поддерживает частоту враще2002131532The closest technical technical is A.S. SU N 969952 from 10.30.82-a device for controlling the frequency of rotation of a wind wheel, containing two electric machines, one of which is made in the form of a synchronous generator, and the second is in the form of a direct current generator, excitation blocks and a tachogenerator, an electrochemical battery and an inverter connected to them . The device supports rotational frequency2002131532
IIIMIiniUDlllilillllliIIIMIiniUDlllilillllli
- 3 1 5 2- 3 1 5 2
МПК : F 03 D 7 / 00IPC: F 03 D 7/00
ния ветроколеса в заданных пределах путем увеличения электромагнитного тормозящего момента на валу генератора.ny wind wheel within specified limits by increasing the electromagnetic braking torque on the generator shaft.
Недостатком прототипа является узкий диапазон скоростей ветра, в котором возможно регулирование указакшоым устройством, а также неиспользование возможностей аэродинамики в регулировании ветроколес.The disadvantage of the prototype is a narrow range of wind speeds, in which it is possible to control the specified device, as well as the non-use of the aerodynamics in regulating wind wheels.
В основу полезной модели положена задача обеспечения регулирования частоты вращения ветроколеса во всем рабочем диапазоне скоростей ветра, а также повышение на 25...30% выработки электроэнергии, путем работы в окрестности оптимального значения быстроходности z opt.The utility model is based on the task of regulating the rotational speed of a wind wheel in the entire operating range of wind speeds, as well as increasing the power generation by 25 ... 30% by working in the vicinity of the optimal speed value z opt.
Для достижения этого технического результата, устройство регулирования частоты вращения быстроходного ветроколеса содержит блок управления, подключеьшые к нему тормозное устройство в виде ленточного тормоза, нагрузки потребителей и генератор. Генератор через тормозное устройство и редуктор соединен с ветроколесом, лопасти которого, на длине не более 0,5 R относительного радиуса отсчитывая от внешнего торца, имеют аэродинамический профиль с интенсивной срывной характеристикой, а тормозное устройство установлено с возможностью дополнительного выполнения функций управляющих воздействий, по командам из блока управления. В состав нагрузок потребителей входят также накопительная ёмкость и/или буферный нагрузочный элемент.To achieve this technical result, the device for controlling the rotational speed of a high-speed wind turbine comprises a control unit, a brake device connected to it in the form of a belt brake, consumer loads, and a generator. The generator through the brake device and gearbox is connected to the wind wheel, the blades of which, counting no more than 0.5 R of relative radius counting from the external end face, have an aerodynamic profile with an intense stall characteristic, and the brake device is installed with the possibility of additional control functions, according to the commands from the control unit. Consumer loads also include a storage tank and / or a buffer load element.
Тормозное устройство может быть выполнено в виде дискового или колодочного (барабанного) тормоза с электромагнитным приводом, гидравлического тормоза с регулируемым дросселем, электромагнитного тормоза вихревого шш пороппсового типа, аэродинамического щитка, установлен ного на торце концевого сечения лопасти и отклоняемого на угол 90° к плоскости вращения ветроколеса.The brake device can be made in the form of a disk or shoe (drum) brake with an electromagnetic drive, a hydraulic brake with an adjustable throttle, an electromagnetic brake of a vortex tube of porops type, an aerodynamic shield mounted on the end section of the blade end section and deflected 90 ° to the plane of rotation wind wheels.
Кроме того, генератор может быть установлен с возможностью создания управляющего электромагнитного тормозящего воздействия, путем автоматического изменения блоком управления уровня нагрузки генератора.In addition, the generator can be installed with the possibility of creating a control electromagnetic braking effect, by automatically changing the control unit load level of the generator.
на фиг. 2 - регуляторная характеристика ветродвигателя,in FIG. 2 - regulatory characteristic of a wind turbine,
на фиг.З - характеристика выработки электроэнергии при различных законах регулирования,in Fig.3 - characteristic of the generation of electricity under various laws of regulation,
на фиг. 4 - план скоростей воздушного потока и сил, действующих на лопасти ветроколеса.in FIG. 4 is a plan of air flow rates and forces acting on the blades of a wind wheel.
Предлагаемое устройство регулирования частоты вращения быстроходного ветроколеса (фиг.1) содержит блок управления, подключенные к нему тормозное устройство 2 в виде ленточного тормоза, нагрузки потребителей 3 и генератор 4. Генератор через тормозное устройство и редуктор 5 соединен с ветроколесом 6, лопасти которого, на длине не более 0,5 R относительного радиуса отсчитывая от внешнего торца, имеют аэродинамический профиль с интенсивной срывной характеристикой, а тормозное устройство установлено с возможностью дополнительного выполнения функций управляющих воздействий, по командам из блока зшравления. В состав нагрузок потребителей входят также накопительная ёмкость и/или буферный нагрузочный элемент.The proposed device for controlling the rotational speed of a high-speed wind turbine (Fig. 1) contains a control unit, a brake device 2 connected to it in the form of a belt brake, load of consumers 3 and a generator 4. The generator is connected via a brake device and gearbox 5 to a wind wheel 6, the blades of which, on counting to a length of not more than 0.5 R of the relative radius from the outer end, they have an aerodynamic profile with an intense stall characteristic, and the braking device is installed with the possibility of additional of functions of control actions by commands from zshravleniya block. Consumer loads also include a storage tank and / or a buffer load element.
Тормозное устройство может быть выполнено в виде дискового или колодочного (барабанного) тормоза с электромагнитным приводом, гидравлического тормоза с регулируемым дросселем, электромагнитного тормоза вихревого или порошкового типа, аэродинамического щитка, установлен ного на торце концевого сечения лопасти и отклоняемого на угол v|/ 90° к плоскости вращения ветроколеса.The brake device can be made in the form of a disk or shoe (drum) brake with an electromagnetic drive, a hydraulic brake with an adjustable throttle, an electromagnetic brake of a vortex or powder type, an aerodynamic shield mounted on the end section of the blade and deflected by an angle of v | / 90 ° to the plane of rotation of the wind wheel.
Кроме того, генератор может быть установлен с возможностью создания управляющего электромагнитного тормозящего воздействия, путем автоматического изменения блоком управления уровня нагрузки генератора.In addition, the generator can be installed with the possibility of creating a control electromagnetic braking effect, by automatically changing the control unit load level of the generator.
Блок управления структурно можно разделить на силовой контур и контур управления. Силовой контур включает в себя: входной регулятор тока, зарядное устройство, датчики тока, ключи и обеспечивает передачу электрической энергии по цепям. Контур управления, выполненный на базе микропроцессора, измеряет текуводе параметры в цепях силового контура и в соответствии с заложенным в микропроцессор алгоритмом, упраS OOlfThe control unit can be structurally divided into a power circuit and a control circuit. The power circuit includes: an input current regulator, a charger, current sensors, keys, and provides the transfer of electrical energy through circuits. The microprocessor-based control circuit measures the parameters in the power circuit circuits and, in accordance with the algorithm embedded in the microprocessor, control OOlf
вляет узлами силового контура.knots power circuit.
В качестве накопительной ёмкости используется блок аккумуляторных батарей, в качестве буферного нагрузочного элемента может быть использован нагревательный прибор, являющийся резервирующим устройством, преобразующим электрическую энергию в тепловую.A storage battery unit is used as a storage battery, and a heating device, which is a backup device that converts electrical energy to heat, can be used as a buffer load element.
Устройство регулироваЕШЯ частоты вращения быстроходного ветроколеса работает следующим образом.The device adjusts the speed of the high-speed wind turbine as follows.
Блок управления 1 (фиг. 1) измеряет элеюрические параметры в цепи генератора 4, а следовательно, и текущее значение частоты вращения ветроколеса 6, сравнивает измеренные параметры с заданными, и при изменении частоты вращения в диапазоне скоростей ветра от vmin до унач.рег., не подает управляющих команд на тормозное устройство 2. При этом ветроколесо 6, связанное через редуктор 5 и тормозное устройство 2 с генератором 4, вращается с переменной (ш var) частотой со L (z / г) v t в окрестности оптимальной быстроходности z opt const, обеспечивая наибольпгую выработку. Вся вырабатываемая электроэнергия направляется нагрузкам потребителей 3, при отсутствии включеных потребителей, электроэнергия направляется в накопительную ёмкость.The control unit 1 (Fig. 1) measures the elemental parameters in the circuit of the generator 4, and therefore, the current value of the rotational speed of the wind wheel 6, compares the measured parameters with the set ones, and when the speed changes in the range of wind speeds from vmin to the initial reg., does not give control commands to the brake device 2. In this case, the wind wheel 6, connected through the gearbox 5 and the brake device 2 to the generator 4, rotates with a variable (w var) frequency with L (z / g) vt in the vicinity of the optimal speed z opt const, providing the best possible whence. All generated electricity is directed to the loads of consumers 3, in the absence of consumers turned on, electricity is sent to the storage capacity.
Как видно из фиг.2 при скорости ветра VL VI и переменной частоте вращения (со var), мощность ветродвигателя N составляет около 35 % расчетной, в то время как при постоянной частоте вращения (со const) она равна нулю.As can be seen from figure 2 with a wind speed of VL VI and a variable speed of rotation (with var), the power of the wind turbine N is about 35% of the calculated value, while at a constant speed of rotation (with const) it is zero.
Фиг.З иллюстрирует разницу в выработке электроэнергии ДА, обеспеченную предлагаемым устройством регулирования, над устройствами, обеспечивающими работу с G) const.Fig. 3 illustrates the difference in power generation YES provided by the proposed control device, on devices that provide work with G) const.
План скоростей воздупшого потока и сил, действующих на лопасти ветроколеса 6, для концевого сечения, приведен на фиг. 4 - а). Здесь, при скорости ветра соответствующей началу регулирования v нач. per., сечение лопасти встречает результкфующий вектор скорости vTi с углом атаки ai, а проекция вектора результирующей силы R la направлена в сторонуThe plan of the velocities of the exaggerated flow and the forces acting on the blades of the wind wheel 6 for the end section are shown in FIG. 4 - a). Here, at a wind speed corresponding to the beginning of regulation v beg. per., the blade section meets the resulting velocity vector vTi with the angle of attack ai, and the projection of the resulting force vector R la is directed to the side
вращения ветроколеса 6.wind wheel rotation 6.
При появлении скорости ветра в диапазоне от v нач. per. до УОТКЛ., увеличивается частота вращения ветроколеса 6, что приводит к изменению электрических параметров в цепи генератора 4. Для восстановления частоты вращения и предотвращения перегрузки генератора сверх допустимой, блок управления 1 измеряет электрические параметры, сравнивает измеренные параметры с заданными и подает утфавляюп ую команду на тормозное устройство 2. Управляющий момент торможения, созданный тормозным устройством 2 и увеличенный пропорционально степени редукции в редукторе 5, прикладывается к ветроколесу 6, что вызывает снижение его частоты вращения до величины, обеспечивающей изменение направления действия движущих аэродинамических сил на лопастях.When the wind speed in the range from v beg. per. to OFF, the speed of the wind wheel 6 increases, which leads to a change in the electrical parameters in the generator circuit 4. To restore the rotation speed and prevent the generator from overloading beyond the permissible limit, the control unit 1 measures the electrical parameters, compares the measured parameters with the set ones and sends an alphabetical command to brake device 2. The braking control moment created by the brake device 2 and increased in proportion to the degree of reduction in the gearbox 5 is applied to the wind wheel 6, which causes There is a decrease in its speed to a value that provides a change in the direction of action of the moving aerodynamic forces on the blades.
Сечение лопасти ветроколеса 6, встречает результирующий вектор скорости 2 С углом атаки а 2, а проекция вектора результирующей силы R2a, направлена в сторону, противоположную вращению ветроколеса 6 (фиг. 4 -б).The cross section of the blade of the wind wheel 6 meets the resulting velocity vector 2 with an angle of attack a 2, and the projection of the vector of the resulting force R2a is directed in the opposite direction to the rotation of the wind wheel 6 (Fig. 4 -b).
Торможение ветроколеса происходит в результате изменения направления действия проекции вектора результ ующей силы Ra в сторону, гфотивоположную направлению вращения.Braking of the wind wheel occurs as a result of a change in the direction of action of the projection of the vector of the resulting force Ra to the side that is photo-opposite to the direction of rotation.
При уменьщении скорости ветра Vi, блок управления 1 подает управляющую команду на тормозное устройство 2, на снятие части управляющего момента торможения. Происходит восстановление прежнего угла атаки а и частота вращения ветроколеса, восстанавливается до номинальной.When reducing the wind speed Vi, the control unit 1 sends a control command to the brake device 2, to remove part of the control braking torque. There is a restoration of the previous angle of attack a and the rotational speed of the wind wheel, restored to nominal.
Таким образом, предлагаемое устройство регулирования частоты вращения быстроходного ветроколеса, созданное на серийно выпускаемых промыщленностью узлах и элементной базе, обеспечивает регулирование частоты вращения во всем диапазоне скоростей ветра и повьппает на 25...30% выработку электроэнергии, путем работы в окрестности оптимального значения быстроходности zopt.Thus, the proposed device for controlling the rotational speed of a high-speed wind turbine, created on commercially available units and components, provides speed control over the entire range of wind speeds and increases electricity generation by 25 ... 30% by working in the vicinity of the optimal speed value zopt .
)//3/.r5) // 3 / .r5
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002131532/20U RU32206U1 (en) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | The device for controlling the speed of a high-speed wind wheel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002131532/20U RU32206U1 (en) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | The device for controlling the speed of a high-speed wind wheel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU32206U1 true RU32206U1 (en) | 2003-09-10 |
Family
ID=48229926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002131532/20U RU32206U1 (en) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | The device for controlling the speed of a high-speed wind wheel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU32206U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2635000C2 (en) * | 2013-04-08 | 2017-11-08 | Воббен Пропертиз Гмбх | Wind power plant and method of wind power plant operation |
-
2002
- 2002-11-27 RU RU2002131532/20U patent/RU32206U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2635000C2 (en) * | 2013-04-08 | 2017-11-08 | Воббен Пропертиз Гмбх | Wind power plant and method of wind power plant operation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101395369B (en) | Wind power generation system, and control method therefor | |
EP2963283B1 (en) | Methods and systems to operate a wind turbine system | |
KR940002928B1 (en) | Variable speed wind turbine | |
ES2411355T5 (en) | Restriction of power of wind turbines | |
AU2008363040B2 (en) | Wind power generation system, and its control method | |
US20090278352A1 (en) | Dynamic electric brake for a variable speed wind turbine having an exciter machine and a power converter not connected to the grid | |
CN108199417B (en) | Wind power plant participation system coordination method with differentiated real-time frequency modulation capability of fans | |
JPH0762470B2 (en) | Variable speed wind turbine generator control method and apparatus | |
US20100109325A1 (en) | Method and device for power regulation of an underwater power plant | |
US20110215577A1 (en) | Wind turbine control methods for improving the production of energy recovering energy losses | |
CA2681784C (en) | A speed control for wind turbines | |
WO2004011801A1 (en) | Wind turbine with blades of variable inertia | |
CA2895248C (en) | Torque control device to reduce rotor speed in a wind turbine | |
EP2706229B1 (en) | Turbine and control system of the over-power of said turbine | |
RU32206U1 (en) | The device for controlling the speed of a high-speed wind wheel | |
RU2468251C1 (en) | Control method of wind-driven power plant, and device for its implementation | |
CN106788017B (en) | A kind of small-sized fixed pitch wind-driven generator auxiliary speed limiting system and method | |
WO2003019005A1 (en) | A wind turbine and rotor assembly | |
KR101540329B1 (en) | Wind power generator and method of controlling thereof | |
KR101516269B1 (en) | Pitch control system and method for blade of wind power generator | |
Chen et al. | Power optimization control of doubly fed induction generator based on active power reserve | |
JPS6340941B2 (en) | ||
JPS63242197A (en) | Method and apparatus for windmill power generation | |
JPH0419366A (en) | Pitch controller for vane-wheel power generation facilities | |
McNerney | U. S. wind power 56-100 stall operation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ND1K | Extending utility model patent duration | ||
PC1K | Assignment of utility model |
Effective date: 20071217 |
|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20081128 |