SU720620A1 - Электромеханический накопитель энергии в сети переменного тока - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  аккумулировани  энергии в автонокных электростанци х переменного тока и может найти применение на дизель-электрических и тепловых электростанци х средней мощности , на экскаваторах, кранах, автомобил х, маневровых судах и тепловозах с электродвиженйем дл  сн ти  пиковых нагрузок и полезного использовани  энергии, тер емой в сопротивлени х роторной цепи при пуске, торможении, регулировани  скорости асинхронных приводов повторно-кратковременного режима работы.

Известен электромеханический аккумул тор энергии в составе маховика и синхронной машины (СМ) со статическим преобразователем частоты 8 цепи статора, обеспечивающим согласование переменной частоты СМ и стабильной частоты сети. СМ работает двигателем лри зар дке маховика и; переводитс  в генераторный режим при отдаче энергии накопител  в питающую сеть I .

Недостатком этого накопител   вл етс  сложность реверсивного преобразова-Гел  частоты и повышенные потери энергии, так

как через преобразователь частоты проходит вс  энерги  накопител .

Известен электромеханический накопитель энергии в составе синхронной мащины и двухскоростной электромагнитной муфты 2.

Недостатком системы  вл етс  отсутствие плавного регулировани  частоты и применение электромагнитной муфты сложной конструкции.

Ближайщим по своей технической сущности  вл етс  электромеханический аккумул тор энергии в составе маховика и асинхронной машины с короткозамкнутым ротором 3, где аккумул тор получает энергию во врем  сто нок машины из сети при работе асинхронной мащины двигателем, а в режиме генератора отдает энергию т говым двигател м.

Недостатком известной установки  вл етс  невозможность использовани  ее дл 

Claims (3)

1. обмена энергии между гене;ратором накопител  и сетью. Короткозамкнута  машина в двигательном режиме может разогнать маховик только до подсинхронной скорости, а этого недостаточно дл  генераторного режима асинхронной машины при возврате энергйй накопител  в сеть переменного тока посто нной частоты. Кроме того, при вращении короткоза минутой машины со скоростью выше синхронной невозможно полезное исполь збванйе энергии скольжени , что отрицатель«но сказываетс  на КПД установки. Целью изобретени   вл етс  передача энергий в Сеть переменного тока и повышение КПД. Эта цель достигнута в электромеханическим накопителе энергии в сети переменного тока, содержащем асинхронную машину с маховиком на ее валу.. HoBiiM в устройстве  вл етс  то, что асин хрШнаТзГМаШина выполнена с фазным ротором , а накопитель снабжен роторной и сетевой группами вентилей с блоками импульсно-фазового управлени  и блоками управлени , переключаюш,им блоком, блоком сравнени , реверсором, тахогенератором, датчиком активного тока нагрузки сети и источ нйкЬм задающего напр жени , причем реверсор включен между асинхронной машиной и сетью, управл ющий вход реверсора подключен к импульсному выходу переключающего блока, вход которого соединен с выходом блока сравнени , один вход котороТО подключен к тахогеператору, который ус таНОвЛен на валу асинхронной машины, а второй - к иcтo iникy задаюшего напр жени , переключающие выходы переключаюш ,егр блока соединены с одними входами бло ков управлени , другие входы каждого из которых соединены с выходом датчика активного тока нагрузки сети, а выходы блоков управлени  соединены со входами соответствующих блоков импульсно-фазового управлени  групп вентилей. Сущность изобретени  по сн етс  чертежом , где изображена схём электроустановки с электромеханическим накопителем энергии. Схема содержит дизель-1, генератор 2, асинхронную машину 3 с маховиком 4 на валу, роторную группу вентилей 5 и сетевую группу вентилей 6. Асинхронна  машина 3 подключена к сети через реверсор 7. Тахогенератор 8 установлен на валу асинхронной машины. Один вход блока сравнени  9 подключен к тахогенератору, второй - к источнику задающего напр жени . Выход блока 9 соединенсо вхОдом переключающего блока 10, переключающие выходы которого соединены со входами блоков управлени  11 и 12, выходы которых подключены соответственно ко входам блоков импульснофазового управлени  13 и 14. Ко вторым входам блоков управлени  подключен выход датчика активного тока нагрузки 15, который установлен в цепи статора генератора 2, 16 - датчик напр жени  генератора 2, 17- блок возбуждени  этого генератора, 18-. нагрузка сети переменного тока. Устройство работает следующим образом . Накопитель получает активную мощность от автономной электростанции в составе дизел  1 и синхронного генератора 2 и в процессе рекуперативного торможени  электроприводов механизмов, вход щих в состав нагрузки 18. Источником реактивной мощности  вл етс  синхронный генератор 2. Стабилизаци  напр жени  сети при резких колебани х нагрузки осуществл етс  форсировкой возбуждени  синхронного генератора 2 по сигналу датчика напр жени  16, действующего на систему возбуждени  синхрон-, ного генератора 17. Накопитель отдает энергию при возрастании нагрузки 18 до величины превышающей мощность дизель-генератора. Двигательный режим при to Wo, S 1 характеризуетс  вращением против пол  асинхронной машины 3. Разгон накопител  от нул  до (1,2- 1,4) ш о (сйо - синхронна  скорость) происходит в режиме двойного питани  асинхронной машины 3, Сетева  группа вентилей 6 работает выпр мителем, а роторна  труппа вентилей 5 инвертором. Активна  мошность РЗ -s поступает из сети через вентильный преобразователь, часть ее в количестве РЗ X X (s-1) расходуетс  на разгон маховика, а Бторй   часть РЗ возвращаетс  через статор асинхронной машины 3 в сеть переменного тока. Задающее напр жение Vj (источник задающего напр жени  на чертеже не показан ) и напр жение обратной св зи по скорости сравниваютс  в блоке сравнени  9 и их разность поступает на вход переключающего блока 10 представл ющего собой триггер с двум  устойчивыми состо ни ми. При Vs VT переключающий блок 10 включает реверсор 7 в направлении вращени  асинхронной машины 3 против пол  статора. Одновременно от блока 10 поступает сигнал На управл ющий блок 11, который через блок импульсно-фазового управлени  (БИФУ) 13 устанавливает угол управлени  дл  перевода роторной группы вентилей 5 в инверторный режим. Сигнал от блока 10 поступает также на блок управлени  12, который посредством БИФУ 14 обеспечивает открывание вентилей сетевой группы в режиме выпр млени . Сигнал от датчика активного тока 15 при разгоне накопител  против пол  статора исключаетс . Двигательный режим прИ ш шо, s 0 характеризуетс  вращением асинхронной машины 3 по полю. При частоте вращени  накопител  превышающей синхронную скорость шо асинхронной машины 3 реверсор 7, по сигналу тахогенератора 8 (Ут V8), переключаетс . Направление вращени  машины 3 сохран етс , но она переводитс  в двигательный режим при двойном питании и работе по полю. Сетева  группа вентилей 6 продолжает работать выпр мителем, а роторна  5 инвертором . Активна  мощность поступает к накопителю из сети через статор и ротор асинх ронной машины 3. Генераторный режим асинхронной машины 3 при со соо, S 0. При возрастании нагрузки синхронного генератора 2 сверх установленного значени  асинхронна  машина 3 переводитс  в генераторный режим. Дл  этого управл ющий блок 11 по сигналу датчика активного тока 15 переводит посредством БИФУ 13 роторную группу вентилей 5 в выпр мительный режим, а по тому же сигналу датчика 15 управл ющий блок 12 и БИФУ 14 перевод т сетевую группу 6 в инверторный режим. Кинетическа  энерги  накопител  передаетс  через статор и ротор асинхронной машины 3 в питающую сеть в соответствии с зависимостью (-8) Рз(1+з). Использование устройства обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества: 1.Использование асинхронной машинь с фазным ротором позвол ет вращать маховик накопител  с частотой вращени  в 1,5- 2,5 раза превышающей синхронную скорость что позвол ет аккумулировать энергию при оптимальных габаритах накопител , т. к. кииетичесКа  энерги  вращающихс  масс пропорциональна квадрату скорости. 2.Позвол ет осуществить плавный переход агрегата из двигательного режима в генераторный и обратно при неизменной частоте питающей сети. 3.Возможность параллельной работы асинхронной машины накопител  в генераторном режиме и синхронного генератора без специальных устройств синхронизации при скорости асинхронного генератора мен ющейс  в широких пределах. 4. Позвол ет выбирать приводной двигатель автономного генератора по средней мощности и использовать его на оптимальном режиме . Формула изобретени  Электромеханический накопитель энергии в сети переменного тока, содержащий асинхронную машину с маховиком на ее валу, отличающийс  тем, что, с целью передачи энергии в сеть переменного тока и повышени  КПД, асинхронна  машина выполнена с фазным ротором, а накопитель снабжен роторной и сетевой группами вентилей с блоками импульсно-фазового управлени  и блоками управлени , переключающим блоком, блоком сравнени , реверсором, тахогенератором , датчиком активного тока нагрузки сети и. источником задающего напр жени , причем реверсор включен между асинхронной машиной и сетью, управл ющий вход реверсора подключен к импульсному выходу переключающего блока, вход которого соединен с выходом блока сравнени , один вход которого подключен к тахогенератору, который установлен на валу асинхронной машины , а второй с источником задающего напр жени , переключающие выходы переключающего блока соединены с одними входаМи блоков управлени , другие входы каждого из которых соединены с выходом датчика активного тока нагрузки сети, а выходы блоков управлени  соединень со входами соответствующих блоков импульсно-фазового управлени  групп вентилей. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Акцептованна  за вка Японии № 49-30404, кл. 55 С 222, 1974.
2. 2.Акцептованна  за вка Франции № 2198684, кл. Н 02 Р, 1975.
3. 3.Гейлер Л. Б. Основы электропривода, Минск, «Высша  школа. 1972, с. 238.

   aitjX Sj-AA 4i -j ..,.

   tcl- --«с -j- i

   УfУ, (ПлЪ ifffi f-r;3/rf .iis twH«; si5v a,.iv

   Sisss

   .- .