SU1492078A1 - Ветроэлектрический агрегат, способ управлени ветроэлектрическим агрегатом и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к ветроэнергетике и позвол ет повысить надежность работы агрегата путем облегчени  его запуска и останова, точность поддержани  частоты вращени  вала ветродвигател  Дарье, св занного при помощи ротора вспомогательной электрической машины (ВЭМ) с ротором основной электрической машины (ОЭМ) агрегата, и стабильность поддержани  требуемой частоты вращени  ротора ОЭМ, св занного с валом ветродвигател  Дарье при помощи ротора ВЭМ. Вал 1 ветродвигател  св зан с ротором 2 ОЭМ 3 при помощи ротора 7 ВЭМ 6. Обмотка 4 статора, св занна  с системой 5 управлени  ВЭМ, выполнена в виде дугостаторного асинхронного двигател , ротор 7 которого выполнен в виде закрепленного на валу ветродвигател  зубчатого колеса 9 с размещенной на нем короткозамкнутой обоймой. Ротор 2 снабжен шестерней 10, контактирующей с колесом. При запуске агрегата измер ют скорость ветра, пропорционально ей формируют электрический сигнал и сравнивают его с пороговым значением. При достижении последнего подключают обмотки ОЭМ к внешнему источнику. Измер ют частоту вращени  ротора ОЭМ, формируют электрический сигнал, сравнивают его с опорным значением, определ ют величину рассогласовани  и согласно величине и знаку последней создают соответствующий электромагнитный момент ВЭМ. Система управлени  содержит регул тор 11 возбуждени , подключенный коммутатором 12 к внешнему источнику 13 и к обмотке, цепь измерител  14 частоты вращени , св занную с регул тором, взаимодействующим с ротором 2, и электрическую цепь датчика 15 скорости ветра. Цепь измерител  включает дискриминатор 18, подключенный к входу вентил  17, элемент 19 сравнени  и реверсирующее устройство 20. Электрическа  цепь датчика включает пороговый элемент 16, вентиль 17, коммутатор 12. Регул тор включает конденсатную батарею 21, измерительный элемент 22, компаратор 23, элемент 24 временной задержки, элемент 25 совпадени , нуль-орган 26 и переключатель 27. Регулирование частоты вращени  ветродвигател  осуществл етс  созданием тормозного электромагнитного момента дугостаторным асинхронным двигателем. Это происходит тогда, когда выходной сигнал дискриминатора превышает вершину опорного сигнала, поступающего на вход элемента 19. При этом элемент 19 формирует сигнал, обеспечивающий переключение чередовани  фаз напр жени  двигател  на обратное. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

4

со

1ЧЭ

о

00

щени  ротора ОЭМ, св занного с валом ветродвигател  Дарье при помощи ротора ВЭМ, Вал 1 ветродвигател  св зан с ротором 2 ОЭМ 3 при помопщ ротора 7 ВЭМ 6. Обмотка i статора, св занна  с системой 5 управлени  ВЭМ, выполнена в виде дугостаторного асинхронного двигател , ротор 7 которого выполнен в виде закрепленного на валу ветродвигател  зубчатого колеса 9 с размещенной на нем коротко- замкнутой обоймой. Ротор 2 снабжен шестерней 10, контактирующей с колесом . При запуске агрегата измер ют скорость ветра, пропорционально ей формируют электрический сигнал и сравнивают его с пороговым значением При достижении последнего подключают обмотки ОЭМк внешнему источнику. Из- мер ют частоту вращени  ротора ОЭМ, формируют электрический сигнал,сравнивают его с опорным значениемjопредел ют величину рассогласований и согласно величине и знаку последней создают соответствующий электромагнитный момент ВЭМ. Система управлени  содержит регул тор 11 возбуждени , подключенный коммутатором 12

к внешнему источнику 13 и к обмотке, цепь измерител  14 частоты вращени , св занную с регул тором, взаимодей- ствующим с ротором 2, и электрическую цепь датчика 15 скорости ветра. Цепь измерител  включает дискриминатор 18, подключенный к входу вентил  17, элемент 19 сравнени  и реверсирующее устр-во 20. Электрическа  цепь датчика включает пороговый элемент 16, вентиль 17, коммутатор 12. Регул тор включает конденсатную батарею 21, измерительный элемент 22, компаратор 23, элемент 24 временной задержки, элемент 25 совпадени , нуль-орган 26 и переключатель 27.Регулирование частоты вращени  ветродвигател  осуществл етс  созданием тормозного электромагнитного момента дугостаторным асинхронным двигателем . Это происходит тогда, когда выходной сигнал дискриминатора превышает вершину опорного сигнала, поступающего на вход элемента 19. При этом элемент 19 формирует сигнал, обеспечивающий переключение чередовани  фаз напр жени -двигател  на обратное. 3 с. и 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относитс  к ветроэнергетике и касаетс  ветроэлектрических агрегатов с ветродвигател ми Дарье, а также способа управлени  и устройства дл  управлени  этими агрегатами .

Цель изобретени  - повышение надежности работы путем облегчени  запуска и останова агрегата, повышений точности поддержани  частоты вращени  вала ветродвигател  Дарье, св занного при помощи ротора вспомогательной электрической машины с ротором основной электрической машины агрегата, и повышение стабильности поддержани  требуемой частоты вращени  ротора основной электрической машины, св занного с валом ветродвигател  Дарье при помощи ротора вспомогательной электрической машины .

На чертеже схематически представлен ветроэлектрический агрегат и его система управлени .

Ветроэлектрический агрегат содер- жит ветродвигатель Дарье, вал 1 которого св зан с ротором 2 основной электрической машины 3, с обмоткой 4 статора которой электрически соединена система 5 управлени . Агрегат также содержит вспомогательную электрическую машину 6, имеющую ротор 7 и обмотки 8 статора, электрически св занные с системой 5 управлени . Вал 1 ветродвигател  св зан с ротором 2 основной электрической машины 3 .при помощи ротора 7 вспомогатель- ной электрической машины 6.

Вспомогательна  электрическа  машина 6 выполнена в виде дугостаторного асинхронного двигател . Ротор 7 дугостаторного асинхронного двигател  выполнен в виде закрепленного на валу 1 ветродвигател  зубчйтого колеса 9 с размещенной на нем корот- козамкнутой обмоткой, а ротор 2 основной электрической машины 3 снабжен шестерней 10, контактирующей с колесом 9.I

Система 5 управлени  ветроэлектрического агрегата содержит регул тор 11 возбуждени , подключенный

при помощи коммутатора 12 к внешнему источнику 13 и подсоединенный к статорной обмотке 4, св занную с регул тором 11 электрическую цепь измерител  14 частоты вращени , взаимодействующего с ротором 2 основно электрической машины 3, и электрическую цепь датчика 15 скорости ветра , соединенную с коммутатором 12. Электрическую цепь датчика 15 скорости ветра включает последовательн подключенные к нему пороговый элемент 16 и подключенный к последнему своим основным входом вентиль 17 несовпадени , подсоединенный к коммутатору 12. Цепь измерител  14 частоты вращени  включает электрически св занный с измерителем 14 частотный дискриминатор 18, подключенный к запрещающему входу вентил  17, соединенный с дискриминатором 18 элемент 19 сравнени  и св занное с выходом последнего реверсирующее устройство 20, подключенное к регул тору 11 возбуждени  и обмоткам 8 вспомогательной электрической машины 6.

Регул тор 11 возбуждени  включает подключенные к обмотке 4 основно электрической машины 3 конденсаторную батарею 21, измерительный элемент 22, соединенный с последним импульсный компаратор 23, св занный с его входом элемент 24 временной задержки, подключенный к нему одним своим входом элемент 25 совпадени , подсоединенньм к другому входу последнего нуль-орган 26, электрически св занный с обмотками В вспомогательной электрической машины 6, и переключатель 27, соединенный с выходом элемента 25 совпадени ,, реверсирующим устройством 20 и обмоткой 4 основной электрической машины 3 :агрегата. С обмоткой 4 при помощи контактора 28 св зана нагрузка 29.

Способ управлени  ветроэлектрическим агрегатом состоит в том, что при запуске агрегата измер ют скорость ветра датчиком 15, пропорционально ей формируют электрический сигнал и сравнивают его при помощи элемента 16 с пороговым значением. При достижении последнего подключаю обмотки 4 основной электрической машины 3 агрегата к внешнему источник 13 с помощью коммутатора 12. После этого измер ют частоту вращени  ро

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тора 2 основной электрической машины 3 при помощи измерител  14, формируют электрический сигнал пропорционально частоте вращени  и согласно последней измен ют с помощью регул тора 11 величину электромагнитного момента основной электрической машины 3. По достижении ею самовозбуждени  отключают внешний источник 13 и включают контактором 28 нагрузку 29. Сигнал, пропорциональный частоте вращени , сравнивают в элементе 19 с опорным значением, определ ют величину рассогласовани  и согласно величине и знаку последней создают соответствующий электромагнитный момент вспомогательной электрической машины 6.

Запуск агрегата в работу осуществл етс  при превышении скорости ветра, соответствующей нижней границе рабочего диапазона. При этом пороговый элемент 16 формирует сигнал , поступающий на вход вентил  17 несовпадени , на запрещающем входе которого сигнал отсутствует. Поэтому вентиль 17 формирует сигнал, обеспечивающий срабатывание коммутатора 12 и подключение источника 13 (централизованна  сеть, инвертор, генератор теплового резерва) к обмоткам 4 машины 3. На роторе 2 машины 3 создаетс  вращающий момент, раскручивающий вал 1 ветродвигател  Дарье. На выходе измерител  14 формируетс  сигнал, величина и знак которого после обработки в дискриминаторе 18 зависит от частоты вращени  ротора 2. Дискриминатор 18 предварительно настроен на смену знака выходного сигнала при частоте, выше номинальной .Смена знака выходного сигнала дискриминатора 18 вызывает подачу запрещающего сигнала на вход вентил  17 и отключение коммутатором 12 источника 13.

Дальнейшее увеличение частоты вращени  ветродвигател  происходит за счет ветра и сопровождаетс  процессом самовозбуждени  основной машины 3. Выходной сигнал измерительного элемента 22, пропорциональный напр жению мащины 3, сравниваетс  в .компараторе 23 с опорным сигналом. В момент сравнени  этих сигналов компаратор 23 форьшрует импульсный выходной сигнал, запускающий элемент 24 временной задержки. Ллительность

714

задержки выбрана несколько меньше периода напр жени  машины 3, соответствующего максимальной частоте диапазона . Нуль-орган 26 формирует импульсы в моменты времени, соответствующие моментам перехода напр жени  на переключателе 27 через нулевое значение. Упранп ющие сигналы на срабатыванне переключател  27 формируютс  в моменты совпадени  сигналов элемента 24 и нуль-органа 26, что устран ет искажени , вызванные переходным процессом в обмотке дугоста- торного асинхронного двигател .

Регулирование (ограничение) частоты вращени  ветродвигател  осуществл етс  созданием тормозного электромагнитного момента дугостаторньм асинхронным двигателем. Это происходит тогда, когда выходной сигнал дискриминатора 18 превышает величину опорного сигнала, поступающего на вход элемента 19. При этом элемент 19 сравнени  формирует сигнал,обеспечивающий переключение чередовани  фаз напр жени  дугостаторного двигател  на обратное, встречное вращению его ротора 7. Если выходной сигнал дискриминатора 18 меньше опорного, то элемент 19 формирует сигнал на включение пр мого чередовани  фаз и электрическа  машина 6 работает в режиме генератора.

Claims (6)

1.Ветроэлектрический агрегат, содержащий ветродвигатель Дарье, пал которого св зан с ротором основной электрической машины, с обмоткой статора которой электрически соединена система управлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы путем облегчени  запуска и останова агрегата , он дополнительно содержит вспомогательную электрическую машину, имеющую ротор и обмотки статора, электрически св занные с системой управлени , причем вал ветродвигател  св зан с ротором основной электрической машины при помощи ротора вспомогательной электрической машины .

2.Агрегат поп.1, отличающийс  тем, что вспомогательна  электрическа  машина вьтолнена в виде дугостаторного асинхронного двигател  .

8

0

5

0

0

5

0

5

3.Агрегат по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что ротор дугостаторного асинхронного двигател  выполнен в виде закрепленного на валу ветродвигател  зубчатого колеса

с размещенной на нем короткозамкну- той обмоткой, а ротор OCHOBHOVI электрической машины снабжен шестерней, контактирующей с колесом.

4.Способ управлени  ветроэлектрическим агрегатом, состо щий в том, что при запуске агрегата измер ют скорость ветра, пропорционально ей формируют электрический сигнал и сравнивают его с пороговым значением , при достижении последнего подключают обмотки основной электрической машины агрегата к внешнему источнику, после чего измер ют частоту вращени  ротора основной электрической машины, формируют электрический сигнал, пропорционально частоте вращени , и согласно последней измен ют величину электромагнитного момента основной электрической MaiiM- ны, по достижении ею самовозбуждени  отключают внешний источник и включают нагрузку, о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с целью повышени  точности поддержани  частоть вращени  вала ветродвигател  Дарье, св занного при помощи ротора вспомогательной электрической машины с ротором основной электрической машины агрегата, сигнал, пропорциональный частоте вращени , сравнивают с опорным значением, определ ют величину рассогласовани  и согласно величине и знаку последней создают соответствующий электромагнитный момент вспомогательной электрической машины .

5.Устройство управлени  ветроэлектрическим агрегатом, содержащее регул тор возбуждени , подключенньш при помощи коммутатора к внешнему источнику и подсоединенный к статор- ной обмотке, св занную с регул тором электрическую цепь измерител  частоты вращени , взаимодействующего с ротором основной электрической машины, и электрическую цепь датчика скорости ветра, соединенную с коммутатором, отличающеес  тем, что, с целью повышени  стабильности поддержани  требуемой частоты вращени  ротора основной электрической машины, св занного с

валом ветродвигател  Дарье при помощи ротора вспомогательной электрической машины, электрическа  цепь датчика скорости ветра включает пост ледовательно подключенные к нему пороговый элемент и подключенный к к последнему своим основным входом вентиль несовпадени , подсоединенный к коммутатору, а цепь измерител  час тоты вращени  включает электрически св занный с измерителем частотный дискриминатор, подключенный к запрещающему входу вентил , соединенный с дискриминатором элемент сравнени  и св занное с выходом последнего pe, версцрующее устройство, подключенное к регул тору возбуждени  и обмоткам вспомогательной электрической машины .

6. Устройство по п.5, о т л и- чающеес  тем, что регул тор возбуждени  включает подключенные к обмотке основной электрической машины конденсаторную батарею, измерительный элемент, соединенный с последним импульсиый компаратор, св занный с его выходом элемент временной задержки, подключенный к нему одним своим входом элемент совпадени , подсоединенный к другому входу последнего нуль-орган, электрически св занный с обмотками вспомогательной электрической машины, и переключа- ; тель, соединенный с выходом элемента совпадени , реверсирующим устройством и обмоткой основной электрической машины агрегата.