RU89184U1

RU89184U1 - WIND POWER INSTALLATION

Info

Publication number: RU89184U1
Application number: RU2009124376/22U
Authority: RU
Inventors: Сакен Койшибаевич Шерьязов; Максим Викторович Шелубаев
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2009-11-27

Abstract

Ветроэлектрическая установка, состоящая из ветроколеса, синхронного генератора, подключенного к шинам через неуправляемый выпрямитель, инвертор, ведомый сетью, реле обратного тока, отличающаяся тем, что дополнительно содержит сглаживающее устройство, корректирующее управляющий сигнал инвертора в зависимости от величины и коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения; стабилизатор напряжения, подключенный к общим шинам через реле обратного тока; устройство согласования величины напряжения централизованного источника и напряжения на выходе установки.A wind electric installation consisting of a wind wheel, a synchronous generator connected to the buses through an uncontrolled rectifier, an inverter driven by a network, a reverse current relay, characterized in that it additionally contains a smoothing device that corrects the control signal of the inverter depending on the magnitude and coefficient of ripple of the rectified voltage; voltage stabilizer connected to common buses through the reverse current relay; a device for matching the voltage of a centralized source and the voltage at the output of the installation.

Description

Полезная модель относится к ветроэнергетике, в частности к ветроэнергетическим установкам, работающим параллельно с централизованным источником электроснабжения, позволяющая уменьшить потребление электрической энергии от централизованного источника электроснабжения.The utility model relates to wind energy, in particular to wind power plants operating in parallel with a centralized power supply, which allows to reduce the consumption of electric energy from a centralized power supply.

Известна ветроэлектрическая станция (заявка WO №97/45908), состоящая из ветроколеса, к которому присоединен синхронный генератор. За генератором подключен выпрямитель с дросселем, а со стороны сети подключен инвертор с соответствующим дросселем.Known wind power station (application WO No. 97/45908), consisting of a wind wheel, to which a synchronous generator is connected. A rectifier with a choke is connected behind the generator, and an inverter with a corresponding choke is connected on the network side.

Недостатками ветроэлектрической станции являются:The disadvantages of a wind farm are:

1. Потери мощности в дросселе при изменяющейся частоте.1. Power loss in the inductor at a changing frequency.

2. Выработка некачественной электроэнергии.2. Generation of low-quality electricity.

3. Отсутствие обратной связи с централизованной системой электроснабжения по напряжению.3. The lack of feedback from a centralized voltage supply system.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является ветроэлектрическая станция (патент RU №2221165, 7 F03D 9/00, H02J 3/38), включающая по меньшей мере одну ветроэлектрическую установку, которая содержит ветротурбину, электрический генератор, приводимый в движение ветротурбиной, выпрямитель и электрическую соединительную линию постоянного напряжения между выпрямителем, установленным в ветроэлектрической установке, и инвертором, который со стороны переменного тока соединен с магистральной или распределительной сетью и установлен в станции со стороны сети.The closest in technical essence to the claimed device is a wind power station (patent RU No. 2221165, 7 F03D 9/00, H02J 3/38), including at least one wind power installation, which contains a wind turbine, an electric generator driven by a wind turbine, a rectifier and an electric connecting line of constant voltage between the rectifier installed in the wind power installation and the inverter, which is connected from the AC side to the main or distribution network and Credited to the station by the network.

Прототип имеет следующие недостатки:The prototype has the following disadvantages:

1. Выработка некачественной электроэнергии по напряжению, вследствие невозможности полного сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, которые изменяются в зависимости от величины поступающего ветрового потока.1. The generation of low-quality electricity by voltage, due to the impossibility of completely smoothing out the pulsations of the rectified voltage, which vary depending on the magnitude of the incoming wind flow.

2. Применение вращающихся барабанов в трансформаторе для стабилизации величины напряжения приводит к нарушению целостности обмотки и твердой изоляции.2. The use of rotating drums in a transformer to stabilize the voltage value leads to a violation of the integrity of the winding and solid insulation.

3. Отсутствует согласование напряжения магистральной, или распределительной сети с величиной вырабатываемого напряжения ветроэнергетической установкой.3. There is no coordination of the voltage of the main or distribution network with the magnitude of the generated voltage of the wind power installation.

Целью предлагаемого технического решения является максимальное использование энергии ветра для выработки качественной электроэнергии и повышения надежности электроснабжения путем согласования величины напряжений установки и централизованной системы электроснабжения.The aim of the proposed technical solution is to maximize the use of wind energy to generate high-quality electricity and increase the reliability of power supply by coordinating the voltage values of the installation and a centralized power supply system.

Технический результат, заключающийся в преобразовании энергии ветра в качественную электроэнергию, обеспечивается за счет того, что ветроэлектрическая установка, состоящая из ветроколеса, синхронного генератора, подключенного к шинам через неуправляемый выпрямитель, инвертор, ведомый сетью, в отличие от прототипа дополнительно содержит сглаживающее устройство, подключенное к общим шинам, входной и управляющей цепям инвертора и корректирующее управляющий сигнал инвертора в зависимости от выходного напряжения неуправляемого выпрямителя, а именно величины и коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения; стабилизатор напряжения, подключенный к общим шинам через реле обратного тока; устройство согласования величины напряжения централизованного источника и напряжения на выходе установки, вход которого подключен к шинам, а выход к стабилизатору напряжения, и осуществляющее корректировку работы стабилизатора напряжения.The technical result, which consists in converting wind energy into high-quality electric energy, is ensured due to the fact that the wind-driven installation consisting of a wind wheel, a synchronous generator connected to the buses through an uncontrolled rectifier, an inverter driven by a network, in contrast to the prototype, additionally contains a smoothing device connected to the common buses, input and control circuits of the inverter and the correcting control signal of the inverter depending on the output voltage of uncontrolled rectangles body, namely, the magnitude and coefficient of ripple of the rectified voltage; voltage stabilizer connected to common buses through the reverse current relay; a device for matching the voltage of a centralized source and the voltage at the output of the installation, the input of which is connected to the buses, and the output to the voltage regulator, and adjusting the voltage stabilizer.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявленной полезной модели, позволяющих, максимально использовать энергию ветра для выработки качественной электроэнергии, повысить надежность электроснабжения путем согласования величины напряжений установки и системы электроснабжения не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "новизна".According to the information available to the authors, the set of essential features characterizing the essence of the claimed utility model, which allows maximizing the use of wind energy to generate high-quality electricity, increasing the reliability of power supply by coordinating the voltage values of the installation and the power supply system is not known from the prior art, which allows us to conclude that the claimed technical solutions to the criterion of "novelty."

Сущность полезной модели поясняется рисунком, на котором показана принципиальная схема установки.The essence of the utility model is illustrated in the figure, which shows a schematic diagram of the installation.

Ветроэлектрическая установка (Рис.) включает ветроколесо 1, к которому присоединен вал синхронного генератора 2. Синхронный генератор 2 подключен к шинам 9 через выпрямитель 5, инвертор 6, ведомый сетью, реле обратного тока 8. Кроме того, устройство содержит сглаживающее устройство 3 пульсаций выпрямленного напряжения, подключенное к общим шинам 9, входной и управляющей цепям инвертора 6. Между инвертором 6 и реле обратного тока 8 подключен стабилизатор напряжения 7. Также установка содержит устройство согласования величин напряжений 5, вход которого подключен к шинам 9, а выход к стабилизатору 7.The wind electric installation (Fig.) Includes a wind wheel 1, to which the synchronous generator shaft 2 is connected. The synchronous generator 2 is connected to the buses 9 through a rectifier 5, an inverter 6, driven by a network, a reverse current relay 8. In addition, the device contains a smoothing device 3 of the pulsed rectified voltage connected to the common buses 9, input and control circuits of the inverter 6. Between the inverter 6 and the reverse current relay 8 is connected a voltage stabilizer 7. Also, the installation contains a device for matching voltage values 5, input cat Orogo is connected to the buses 9, and the output to the stabilizer 7.

Ветроэлектрическая установка параллельно с сетью работает следующим образом:A wind electric installation in parallel with the network works as follows:

При наличии ветра ветроколесо 1 вращает вал синхронного генератора 2. Вырабатываемая электрическая энергия поступает на выпрямитель 5, преобразующий изменяющееся по величине и частоте в зависимости от скорости ветра в выпрямленное пульсирующее напряжение, которое подается на сглаживающее устройство и инвертор. Сглаживающее устройство 3 корректирует синусоидальное напряжение, поступающее от шин 9 в зависимости от величины и пульсации выпрямленного напряжения на входе инвертора. Получаемая форма сигнала подается на управляющий вход инвертора 6. В результате этого инвертор 6 формирует необходимую форму синусоидального напряжения. К выходу инвертора 6, ведомого сетью, подключен стабилизатор 7, поддерживающий напряжение заданной величины на шинах 9. Стабилизатор 7 присоединен к шинам 9 через реле обратного тока 8, предотвращающее обратную подачу тока на установку от сети при рассогласовании величин вырабатываемого напряжения установкой и напряжения на шинах 9. Возможны два режима рассогласования:In the presence of wind, the wind wheel 1 rotates the shaft of the synchronous generator 2. The generated electric energy is supplied to the rectifier 5, converting the variable in magnitude and frequency depending on the wind speed into the rectified pulsating voltage, which is supplied to the smoothing device and inverter. The smoothing device 3 corrects the sinusoidal voltage coming from the busbars 9 depending on the magnitude and ripple of the rectified voltage at the input of the inverter. The resulting waveform is fed to the control input of the inverter 6. As a result of this, the inverter 6 generates the necessary sinusoidal voltage shape. A stabilizer 7 is connected to the output of the inverter 6, which supports the voltage of a given value on the buses 9. The stabilizer 7 is connected to the buses 9 through a reverse current relay 8, which prevents the current from being fed back to the installation from the network when the values of the generated voltage and the voltage on the buses are mismatched 9. There are two possible mismatch modes:

1. Снижение напряжения на шинах 9 по отношению к напряжению установки приведет к возникновению уравнительного тока между синхронным генератором 2 и системой централизованного питания, в результате чего генератор начнет тормозиться. Это приведет к тому, что стабилизатор 7 будет не в состоянии поддерживать напряжение в заданной величине, что приведет к срабатыванию реле обратного тока 8.1. A decrease in the voltage on the buses 9 with respect to the voltage of the installation will lead to an equalizing current between the synchronous generator 2 and the centralized power supply system, as a result of which the generator will start to slow down. This will lead to the fact that the stabilizer 7 will not be able to maintain the voltage at a given value, which will lead to the operation of the reverse current relay 8.

2. Увеличение напряжения на шинах 9 приводит к протеканию уравнительного тока от шин 9 к синхронному генератору 2, что вызывает срабатывание обратно реле тока 8.2. The increase in voltage on the buses 9 leads to the flow of surge current from the buses 9 to the synchronous generator 2, which causes the current relay 8 to trip back.

Устройство согласования напряжений с заданным периодом времени измеряет величину напряжения на шинах 9 и задает равную величину выходного напряжения стабилизатору напряжения.A voltage matching device with a predetermined period of time measures the voltage value on the busbars 9 and sets an equal value of the output voltage to the voltage regulator.

В случае отключения питания централизованной системы оперативным персоналом, либо средствами релейной защиты сглаживающее устройство 3 теряет питание от шин 9, в результате чего выработка электрической энергии моментально прекращается, что не допускает работу установки на короткое замыкание.In case of power failure of the centralized system by operating personnel, or by means of relay protection, the smoothing device 3 loses power from the buses 9, as a result of which the generation of electrical energy instantly stops, which prevents the installation from working for a short circuit.

Таким образом, использование ветроэлектрической установки, работающей параллельно с сетью, позволяет максимально использовать энергию ветра для выработки качественной электрической энергии и повысить надежность электроснабжения.Thus, the use of a wind power installation operating in parallel with the network allows maximum use of wind energy to generate high-quality electric energy and increase the reliability of power supply.

Claims

A wind electric installation consisting of a wind wheel, a synchronous generator connected to the buses through an uncontrolled rectifier, an inverter driven by a network, a reverse current relay, characterized in that it additionally contains a smoothing device that corrects the control signal of the inverter depending on the magnitude and ripple coefficient of the rectified voltage; voltage stabilizer connected to the common buses through the reverse current relay; a device for matching the voltage of a centralized source and the voltage at the output of the installation.