SU1163457A1

SU1163457A1 - Windmill-electric generating plant

Info

Publication number: SU1163457A1
Application number: SU833647601A
Authority: SU
Inventors: Рауф Исмайлович Мустафаев; Гюльназ Юсуф Кызы Гусейн-Заде; Белла Ароновна Листенгартен; Юрий Михайлович Курдюков
Original assignee: Азербайджанский Научно-Исследовательский Институт Энергетики Им.И.Г.Есьмана
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1985-06-23

Abstract

1. ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА , содержаща ветродвигатель, механически св занный с ним синхронный генератор, корные обмотки которого включены параллельно с электрической системой большой мощности, а обмотка возбуждени синхронного генератора, расположенна по прЬдольной оси, соединена с выходом регул тора тока возбуждени , на один из измерительных входов которого подключен выход датчика напр жени электрической системы, а на другой - измерительный вход-выход датчика коэффициента мощности генератора, регул тор шага винта ветродвигател , на вход управлени которого подключен выход датчика мсмцности генератора, отличающа с тем, что, с целью повыщени качества вьщаваемой установкой в электрическую систему электроэнергии, нн индукторе генератора размещена дополнительна обмотка возбуждени , расположенна под углом 90 эл. град, по отношению к первой обмотке возбуждени , соединенна с выходом дополнительного сл регул тора тока возбулщени , введен датчик момента и узел вьщелени переменной составл к цей момента, причем датчик момента установлен на вэлу электродвигател , выход датчика момента подключен к входу узла вьщелени переменной составл ющей Од момента, выход которого соединен с со измерительным входом дополнительно1 го регул тора тока возбуждени . СП 2. Установка по п. 1, 6 т л чающа с тем, что датчик момента выполнен в вдде торсиометра индзтстивного типа, а узел вьц елени переменной составл ющей момента состоит из последовательно соединенных выпр мител - с фильтром, дифференциатора и интегратора..1. A WIND-ELECTRIC INSTALLATION, containing a wind turbine, a mechanically connected synchronous generator, the main windings of which are connected in parallel with the high-power electrical system, and the excitation winding of the synchronous generator, located along the longitudinal axis, is connected to the output of the excitation current regulator, to one of the the inputs of which are connected to the output of the voltage sensor of the electrical system, and on the other - the measuring input-output of the sensor of the generator power factor, screw pitch regulator A motor, to the control input of which a generator output sensor is connected, is characterized by the fact that, in order to increase the quality of the electric power installed in the electrical system, an additional field winding is placed at the generator inductor, located at an angle of 90 e. a hail, with respect to the first excitation winding, connected to the output of an additional excitation current regulator, a torque sensor is inserted and the variable output node is a torque component, the torque sensor is installed on the motor shaft, the output of the torque sensor is connected to the variable component node One moment, the output of which is connected to the measuring input of an additional field current regulator. SP 2. The installation according to claim 1, 6 tons of liter is that the torque sensor is made in a separate-type torsiometer and the final component of the moment component consists of series-connected rectifiers - with a filter, a differentiator and an integrator ..

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл регулировани тока возбуждени электрических машин, а именно в ветроэлектрических установках (ВЭУ) кру ных мощностей, работающих параллельно с электрической сетью энергосистем . Целью изобретени вл етс повышение качества электроэн гии, выдаваемой ВЭУ в энергосистему, путем более эффективного подавлени колебаний ее выходной мощности. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой ВЭУ; на фиг 2 - принципиальна схема узла вьщелени переменной составл ющей момента с. датчиком момента вала ветродвигател , вьшолненного в виде торсиометра индуктивного типа; на фиг. 3 - временные диаграммы сигналов получаемых на выходах датчика момента и соотв%т ствующих элементов узла вьщелени переменной составл ющей момента. ВЭУ состоит из ветродвигател 1, который через редуктор 2 соединен с синхронным генератором 3, которьй преобразует энергию ветра в электрическую энергию, вьщаваемую ВЭУ в энергосистему 4. Датчик 5 мощности генератора посредством регул тора 6 щага винта ветродвигател поддерживает среднее значение вькодной мощности генератора неизменным. Датчик 7напр жени энергосистемы и датчик 8коэффициента мощности генератора, воздейству на регул тор 9 возбуждени обмотки 10 возбуждени , расположенной по продольной оси, обеспечивает режим работы ВЭУ по напр жению энергосистемы и коэффициенту мощности ВЭУ (т.е. они .осуществл ют пропор циональное регулирование тока возбуждени синхронной машины по напр жению энергосистемы и коэффициенту мощности). Выход датчика 11 момента установленного на валу ветродвига-г тел , соединен с входом узла 12 выделени переменной составл ющей момента , выход которого подключен на и мерительный вход дополнительного регул тора 13 тока возбуждени , который в свою очередь соединен с дополнительной обмоткой 14 возбуждени синхронного генератора 3. Узел 12 выделени переменной составл ющей момента (фиг. 2) выполнен из последовательно соединенных выпр мител 15 с фильтром, дифференциатора 16 и интегратора 17 (фиг.2). Датчик 11 момента выполнен в виде торсиометра индуктивного типа. Элементы 16 и 17 могут иметь любое известное выполнение и выполнены , например , на операционных усилител х. Дополнительный регул тор 13 возбуждени может быть выполнен, например, в виде известного тиристорного преобразовател типа КТУ-230/50 PP. Ветроэлектрическа установка работает следующим образом. При медленном измерении скорости ветра в тракте регулировани ВЭУ задействованы только элементы 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 (фиг. 1). В этом случае осуществл етс регулирование тока возбуждени в обмотке 10 возбуждени синхронного генератора, расположенной по продольной оси, посредством регул тора 9 возбуждени в зависимости от величины коэффициента мощности самого генератора и величины напр жени энергосистемы 3. При превьш1ении скорости ветра определенной величины мощности, выдаваема генератором в сеть, превьппает номинальнзто мощность генератора, в этом случае сигнал от датчика 5 мощности генератора воздействует на регул тор 6 шага винта, которьй поворотом регулируемой части лопастей, понижает мощность ветродвигател ,., тем самым осуществл етс регулирование на посто нство выходной мощности генератора ВЭУ. При медленном изменении скорости ветра нет флуктуационной составл ющей момента на валу ветродвигател , сигнал на вькоде узла 12 вьщелени переменной составл ющей момента отсутствует , а следовательно, и ток в дополнительной обмотке возбуждени 14 равен нулю. При резких порывах ветра в кривой момента на валу ВЭУ по вл етс фпуктуационна составл юща . В этом случае сигнал на выходе датчика 11 момента и(фиг. 3) представл ет собой переменное напр жение (с частотой, завис щей от частоты напр жени источника питани торсиометра индуктивного типа), которое в соответствии с колебани ми момента модулируетс по амплитуде флуктуационной составл ющей, пропорциональной величине по вившейс 3 флуктуационной составл ющей. Этот си нал, поступа на вход выпр мител 1 с фильтром, выпр мл етс и фильтруетс . Сигнал Цф на выходе выпр мител 15 (фиг. 36) совпадает по фазе с флуктуационной составл ющей. Далее этот сигнал поступает на вход дифференциатора 16, выходной сигнал которого и. (фиг. Зв) опережает на 90 эл.град. сигнал Цф и не содержит посто нной составл ющей. С выхода дифференциатора 16 сигнал U подаетс на вход интегратора 17, на выходе которого получаетс сигнал Up 7А ( фиг. Зг). Этот сигнал отстает на 90 эл. град, от U . Таким образом, на выходе 17 получаетс сигнал, пропорциональный только флуктуационной составл ющей момента, который и подаетс на измерительный вход дополнительного регул тора 13 возбуждени , включенного на дополнительную обмотку 14 возбуждени . При этом напр жение на зажимах дополнительной обмотки возбуждени регулируетс , обеспечива сохранение посто нства электромагнитного момента генератора, а следовательно, и повышение качества вьздаваемой ВЭУ в энергосистему электроэнергии.The invention relates to electrical engineering and can be used to regulate the excitation current of electric machines, namely, in wind power plants (WPP) of steep power, operating in parallel with the electrical grid of power systems. The aim of the invention is to improve the quality of the electrical energy delivered by the wind turbine to the power system by more effectively suppressing fluctuations in its output power. FIG. 1 shows the block diagram of the proposed wind turbine; Fig. 2 is a schematic diagram of a node for allocating a variable component of time c. a torque sensor of a wind turbine shaft, made in the form of an inductive type torsiometer; in fig. 3 - timing diagrams of the signals received at the outputs of the torque sensor and the corresponding components of the variable torque component. The wind turbine consists of a wind turbine 1, which through a gear 2 is connected to a synchronous generator 3, which converts wind energy into electrical energy supplied by the wind turbine to the power system 4. Generator power sensor 5 through the wind turbine 6 thrust controller maintains the average output power of the generator unchanged. The sensor 7 of the power system voltage and the sensor 8 of the power factor of the generator, acting on the excitation controller 9 of the excitation winding 10 located along the longitudinal axis, provide the operating mode of the wind turbine with respect to the power system voltage and the power factor of the wind turbine (i.e., they realize proportional current excitation of a synchronous machine according to the voltage of the power system and power factor). The output of the torque sensor 11 installed on the wind-motor-shaft of the bodies is connected to the input of a variable component extraction section 12, the output of which is connected to the measuring input of the additional excitation current regulator 13, which in turn is connected to the additional excitation winding 14 of the synchronous generator 3 The variable-torque separation unit 12 (Fig. 2) is made up of serially connected rectifiers 15 with a filter, differentiator 16 and integrator 17 (Fig. 2). The torque sensor 11 is designed as an inductive type torsometer. Elements 16 and 17 can have any known implementation and are implemented, for example, on operational amplifiers. An additional excitation controller 13 can be implemented, for example, in the form of the well-known thyristor converter type KTU-230/50 PP. The wind power installation works as follows. At slow measurement of wind speed in the path of regulating wind turbines, only elements 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 are involved (Fig. 1). In this case, the excitation current in the excitation winding 10 of the synchronous generator located along the longitudinal axis is controlled by means of the excitation controller 9 depending on the power factor of the generator itself and the voltage value of the power system 3. When the wind speed exceeds a certain amount of power output by the generator into the network, exceeds the rated power of the generator, in this case the signal from the generator power sensor 5 acts on the 6th step of the screw, which by turning the uliruemoy part of the blades, lowers power windmill,., thereby effecting a regulation for constancy of the wind turbine generator output power. When the wind speed changes slowly, there is no fluctuation component of the wind turbine shaft, there is no signal in the code of the variable component of the torque component 12, and consequently, the current in the additional excitation winding 14 is zero. In case of sudden gusts of wind in the torque curve, a stress component appears on the wind turbine shaft. In this case, the signal at the output of the torque sensor 11 and (Fig. 3) is a variable voltage (with a frequency depending on the voltage frequency of the inductive type torsiometer power supply), which is modulated according to the fluctuations of the moment in amplitude of the fluctuation component proportional to the magnitude of the increased 3 fluctuation component. This signal, entering the input of rectifier 1 with a filter, is rectified and filtered. The signal Cf at the output of rectifier 15 (Fig. 36) coincides in phase with the fluctuation component. Next, this signal is fed to the input of the differentiator 16, the output signal of which is and. (Fig. Sv) ahead of 90 el.grad. The Tf signal does not contain a constant component. From the output of the differentiator 16, the signal U is fed to the input of the integrator 17, the output of which is the signal Up 7A (Fig. 3g). This signal is 90 e. hail, from u. Thus, at output 17, a signal is obtained that is proportional only to the fluctuation component of the moment, which is fed to the measurement input of the additional excitation controller 13 connected to the additional excitation winding 14. At the same time, the voltage at the terminals of the additional excitation winding is regulated, ensuring that the electromagnetic moment of the generator is maintained and, consequently, the quality of the generated wind turbine in the power system is improved.

Фиг,/Fig, /

«М (xS"M (xS

vv

))

lflf

S)S)

rr

.J.J

Claims

1. A WIND-POWER PLANT, comprising a wind turbine, a synchronous generator mechanically connected to it, the anchor windings of which are connected in parallel with a high-power electrical system, and the excitation winding of the synchronous generator located along the longitudinal axis is connected to the output of the excitation current regulator, to one of the measuring inputs of which the output of the voltage sensor of the electrical system is connected, and on the other - the measuring input-output of the generator power factor sensor, pitch regulator STUDIO whose input is connected to the generator power sensor control output, characterized · in that, in order to improve quality given out by setting the electric power system, the generator is placed on the inductor additional excitation winding located at an angle of 90 e. hail, in relation to the first field winding, connected * with the output of an additional field current regulator, a torque sensor and a node for isolating a variable component of the moment have been introduced, the torque sensor being installed on the side of the electric motor, the output of the torque sensor is connected to the input of the variable incorporation unit component of the moment, the output of which is connected to the measuring input of the additional controller of the excitation current.

2. Installation according to p. ^ Characterized in that the torque sensor is made in the form of an inductive type torsiometer, and the node for isolating the variable component of the moment consists of a rectifier with a filter connected in series, a differentiator and an integrator.

SU ... 1163457