UA105830U - ELECTROGENERAL INSTALLATION WITH INTERNAL VOLTAGE REGULATOR - Google Patents
ELECTROGENERAL INSTALLATION WITH INTERNAL VOLTAGE REGULATOR Download PDFInfo
- Publication number
- UA105830U UA105830U UAU201508584U UAU201508584U UA105830U UA 105830 U UA105830 U UA 105830U UA U201508584 U UAU201508584 U UA U201508584U UA U201508584 U UAU201508584 U UA U201508584U UA 105830 U UA105830 U UA 105830U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- power
- winding
- installation
- frequency converter
- voltage
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 57
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
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
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Електрогенеруюча установка з регулятором напруги внутрішньої мережі містить вітротурбіну або гідротурбіну, що обертає асинхронний генератор з короткозамкненим ротором, перший головний силовий перетворювач частоти для відбору потужності до мережі та допоміжний перетворювач частоти меншої потужності для живлення внутрішньої мережі установки. Додатково установка має щонайменше другий головний силовий перетворювач частоти і багатообмотковий силовий трансформатор.An electric generator with an internal network voltage regulator comprises a wind turbine or a turbine that rotates an asynchronous short-circuited rotor generator, the first main power inverter to select power to the grid, and an auxiliary inverter to lower the power supply to the internal network. Additionally, the installation has at least a second main power frequency converter and a multi-winding power transformer.
Description
Корисна модель належить до енергетики, зокрема до машино-вентильних генеруючих комплексів, і може знайти застосування в системах розподіленої генерації.The useful model belongs to power engineering, in particular to machine-valve generating complexes, and can find application in distributed generation systems.
Відома електрогенеруюча установка (1), в якій відбір потужності від генератора та регулювання вихідної потужності здійснюється напівпровідниковим перетворювачем частоти (ПУ).A known power generating unit (1) in which the power selection from the generator and the adjustment of the output power is carried out by a semiconductor frequency converter (FC).
Схема, за якою виконана установка, містить багатофазний генератор, приводом якого є гідро- або вітрова турбіна зі змінною частотою обертання. До обмотки статора підключено напівпровідниковий перетворювач змінного струму в постійний (АС/0ОС), до вихідних клем якого під'єднано накопичувач енергії або джерело постійного струму, та напівпровідниковий перетворювач постійного струму в змінний (0С/АС). Перетворювач ЮОС/АС через фільтр підключено до мережі. Системи керування перетворювачами регулюють їх активну і реактивну потужність.The scheme according to which the installation is made contains a multiphase generator, the drive of which is a hydro or wind turbine with a variable frequency of rotation. A semiconductor alternating current to direct current (AC/0OC) converter is connected to the stator winding, to the output terminals of which an energy store or a direct current source is connected, and a semiconductor direct current to alternating current converter (0C/AC) is connected. The UOS/AC converter is connected to the network through a filter. Converter control systems regulate their active and reactive power.
До недоліків даної схеми можна віднести відсутність засобів забезпечення електроживлення допоміжного електроустаткування та високу вартість і складність виконання перетворювача за значних вихідних потужностей установки (від 2...2,5 МВт) внаслідок прямого підключення вихідного інвертора до мережі.The disadvantages of this scheme include the lack of means of providing power supply to auxiliary electrical equipment and the high cost and complexity of the converter with significant output power of the installation (from 2...2.5 MW) due to the direct connection of the output inverter to the network.
Найбільш близькою до корисної моделі за технічною суттю є вітроустановка з вироблення електричної енергії (2), яка містить вітротурбіну, генератор, потужний головний перетворювач частоти, малопотужний допоміжний перетворювач частоти, що може працювати як на внутрішню мережу установки, так і на централізовану електричну мережу, комутатори та трансформатори на виході кожного з перетворювачів.The closest to a useful model in technical terms is a wind turbine for the production of electrical energy (2), which contains a wind turbine, a generator, a powerful main frequency converter, a low-power auxiliary frequency converter, which can work both on the internal network of the installation and on the centralized electric network, switches and transformers at the output of each of the converters.
До недоліків прототипу слід віднести те, що, по-перше, ПЧ під'єднані паралельно до виводів фаз статорної обмотки, що буде призводити до їх взаємного впливу і виникнення аварійної ситуації за їх несинхронної роботи, і, по-друге, висока вартість і складність виконання силового перетворювача за значних вихідних потужностей установки (від 2...2,5 МВт) внаслідок необхідності виконання генератора і ПЧ високовольтними для обмеження площі перерізу з'єднувальних проводів і статорної обмотки (номінальний фазний струм статорної обмотки за номінальної потужності генератора 2 МВт і стандартної фазної напруги 690 В складає близько 1000 А), що є ознакою невисокої надійності і складності проектування установки.The disadvantages of the prototype include the fact that, firstly, the inverters are connected in parallel to the terminals of the phases of the stator winding, which will lead to their mutual influence and the occurrence of an emergency situation during their non-synchronous operation, and, secondly, the high cost and complexity performance of the power converter with significant output power of the installation (from 2...2.5 MW) due to the need to perform the generator and IF high-voltage in order to limit the cross-sectional area of the connecting wires and the stator winding (the nominal phase current of the stator winding at the nominal power of the generator is 2 MW and standard phase voltage of 690 V is about 1000 A), which is a sign of low reliability and complexity of designing the installation.
Зо Задачею корисної моделі є створення електрогенеруючої установки з асинхронним генератором, в якій за рахунок використання багатообмоткового трансформатора, одна з обмоток якого під'єднана до статорної обмотки, друга - до напівпровідникового регулятора реактивної потужності, третя - до батареї конденсаторів компенсації реактивної потужності (БККРП), четверта - до перетворювача частоти, що живить внутрішню мережу установки, наступні дві або більш - до перетворювачів частоти, що живлять індивідуальні підвищувальні трансформатори, вторинні обмотки яких з'єднані послідовно і підключені до високовольтної лінії електропередач, буде відсутній гальванічний зв'язок між вентильними перетворювачами по колам змінного струму, ії ПЧ, що регулюють відбір потужності до мережі, будуть більш низької напруги і не потребуватимуть проектування через наявність серійних зразків з необхідними характеристиками і параметрами, в результаті чого досягається новий технічний результат: підвищення надійності і спрощення проектування установки з вироблення електричної енергії.The purpose of the useful model is to create a power-generating unit with an asynchronous generator, in which, due to the use of a multi-winding transformer, one of the windings of which is connected to the stator winding, the second - to the semiconductor regulator of reactive power, the third - to the battery of reactive power compensation capacitors (RBKRP) , the fourth - to the frequency converter feeding the internal network of the installation, the next two or more - to the frequency converters feeding individual step-up transformers, the secondary windings of which are connected in series and connected to the high-voltage power line, there will be no galvanic connection between the valve converters on alternating current circuits, and IFs that regulate the power draw to the network, will be of lower voltage and will not require design due to the availability of serial samples with the necessary characteristics and parameters, as a result of which a new technical result is achieved: increased reliability and the process of designing an installation for the production of electrical energy.
Поставлена задача вирішується таким чином.The task is solved as follows.
Електрогенеруюча установка з регулятором напруги внутрішньої мережі містить вітротурбіну або гідротурбіну, що обертає асинхронний генератор з короткозамкненим ротором, перший головний силовий перетворювач частоти для відбору потужності до мережі та допоміжний перетворювач частоти меншої потужності для живлення внутрішньої мережі установки, відрізняється тим, що має щонайменше другий головний силовий перетворювач частоти і багатообмотковий силовий трансформатор, перша обмотка якого є високовольтною і через комутатор статорної обмотки під'єднана до статорної обмотки генератора, друга обмотка під'єднана до напівпровідникового регулятора реактивної потужності, до третьої обмотки під'єднано конденсаторну батарею компенсації реактивної потужності, четверта обмотка живить через допоміжний перетворювач частоти внутрішню мережу установки, інші дві або більше обмоток зазначеного трансформатора під'єднанні до головних перетворювачів частоти, виходи яких підключені до первинних обмоток підвищувальних трансформаторів, кількість зазначених підвищувальних трансформаторів і головних перетворювачів частоти однакова, вторинні обмотки зазначених підвищувальних трансформаторів з'єднано послідовно, шунтовано батареєю фільтрових конденсаторів і підключено до високовольтної лінії передач електричної енергії.An electric generating plant with an internal network voltage regulator comprises a wind turbine or hydro turbine rotating an asynchronous generator with a short-circuited rotor, a first main power frequency converter for taking power to the grid and an auxiliary frequency converter of lower power to supply the internal network of the installation, characterized by having at least a second main power frequency converter and multi-winding power transformer, the first winding of which is high-voltage and is connected to the stator winding of the generator through the stator winding commutator, the second winding is connected to the semiconductor reactive power regulator, the third winding is connected to the reactive power compensation capacitor battery, the fourth the winding feeds through the auxiliary frequency converter the internal network of the installation, the other two or more windings of the specified transformer are connected to the main frequency converters, the outputs of which are connected to the primary windings of the booster of these transformers, the number of the specified step-up transformers and main frequency converters is the same, the secondary windings of the specified step-up transformers are connected in series, shunted by a battery of filter capacitors and connected to a high-voltage power transmission line.
Оскільки генератор є високовольтним, то трансформатори і перетворювачі можуть 60 розташовуватись на віддаленій відстані від генератора і з'єднуватись з ним високовольтним кабелем малої площі перерізу, що спрощує їх технічне обслуговування. Завдяки тому, що, на відміну від прототипу, установка містить багатообмотковий трансформатор, замість одного головного перетворювача відбір енергії від генератора здійснюється декількома гальванічно розв'язаними головними перетворювачами більш низької напруги, що спрощує їх проектування і підвищує надійність роботи. Окрім цього, через те, що в порівнянні з прототипом, установка містить батарею конденсаторів компенсації реактивного струму і регулятор реактивної потужності, головні перетворювачі не завантажені реактивним струмом, що спрощує алгоритм керування головними перетворювачами та зменшує струмові навантаження на їх ключові елементи і, в результаті, підвищує надійність їх роботи і надійність роботи установки в цілому.Since the generator is high-voltage, the transformers and converters can be located at a remote distance from the generator and connected to it by a high-voltage cable of small cross-sectional area, which simplifies their maintenance. Due to the fact that, unlike the prototype, the installation contains a multi-winding transformer, instead of one main converter, energy is taken from the generator by several galvanically isolated main converters of lower voltage, which simplifies their design and increases the reliability of operation. In addition, due to the fact that, compared to the prototype, the installation contains a battery of reactive current compensation capacitors and a reactive power regulator, the main converters are not loaded with reactive current, which simplifies the control algorithm of the main converters and reduces the current loads on their key elements and, as a result, increases the reliability of their work and the reliability of the installation as a whole.
За даними науково-технічної і патентної літератури авторам не відома заявлена сукупність ознак, спрямована на досягнення поставленої задачі.According to the scientific and technical and patent literature, the authors do not know the declared set of features aimed at achieving the set task.
Таким чином, всі заявлені ознаки технічного рішення електрогенеруючої установки з багатообмотковим асинхронним генератором є суттєвими і в своїй сукупності є необхідними і достатніми для досягнення технічного результату, який забезпечується корисною моделлю, а саме - підвищення надійності і спрощення проектування установки з вироблення електричної енергії.Thus, all the declared features of the technical solution of a power generating unit with a multi-winding asynchronous generator are essential and in their totality are necessary and sufficient to achieve the technical result provided by the useful model, namely, increasing the reliability and simplifying the design of the power generation unit.
Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де зображено функціональну схему установки.The essence of the useful model is explained by the drawings, which depict the functional scheme of the installation.
Установка складається з приводної турбіни 1, асинхронного генератора, що містить короткозамкнений ротор 2 і одну обмотку в пазах статора 3, багатообмоткового трансформатора 4, на осерді якого намотано обмотки 5-9, перша з зазначених обмоток 5 є високовольтною і під'єднана до обмотки статора З через комутатор статорної обмотки 15, інші обмотки меншої напруги, друга обмотка 6 трансформатора 4 під'єднана до напівпровідникового регулятора реактивної потужності 10 виконаного за схемою мостового інвертора напруги, третя обмотка 7 під'єднана до батареї конденсаторів компенсації реактивної потужності 11 генератора, четверта обмотка 8 живить через перетворювач частоти 12 пристрої, що підключаються до внутрішньої мережі установки, інші дві або більш обмоток 9 (показано три) зазначеного трансформатора через індивідуальні перетворювачі частоти 13 під'єднані до первинних обмоток підвищувальних трансформаторів 14, вторинні обмотки зазначенихThe installation consists of a drive turbine 1, an asynchronous generator containing a short-circuited rotor 2 and one winding in the slots of the stator 3, a multi-winding transformer 4, on the core of which windings 5-9 are wound, the first of these windings 5 is high-voltage and is connected to the stator winding Through the commutator of the stator winding 15, other windings of lower voltage, the second winding 6 of the transformer 4 is connected to the semiconductor regulator of reactive power 10 made according to the scheme of the bridge voltage inverter, the third winding 7 is connected to the battery of capacitors for compensation of reactive power 11 of the generator, the fourth winding 8 feeds through the frequency converter 12 devices connected to the internal network of the installation, the other two or more windings 9 (three are shown) of the specified transformer through individual frequency converters 13 are connected to the primary windings of the step-up transformers 14, the secondary windings of the specified
Зо трансформаторів з'єднано послідовно і підключено до батареї фільтрових конденсаторів 16 і високовольтної лінії передач.The transformers are connected in series and connected to a battery of filter capacitors 16 and a high-voltage transmission line.
Установка працює наступним чином.The installation works as follows.
Якщо приводна турбіна 1 не обертається або частота обертання ротора 2 АГ нижча за мінімально допустиму робочу частоту обертання, то АГ не збуджений, ключі комутатора статорної обмотки 15 розімкнуті, РРП 10 вимкнено, внутрішня мережа установки живиться від централізованої мережі через підвищувальні силові трансформатори 14, перетворювачі частоти 13, багатообмотковий трансформатор 4, перетворювач частоти 12. За умови перевищення поточною частотою обертання ротора 2 АГ рівня мінімально допустимої робочої частоти обертання ключі КСО 15 замикаються, РРП 10 вмикається в роботу і збуджує АГ, активна потужність від обмотки статора З через КСО 15, трансформатор 4, ПЧ 13, трансформатори 14 віддається до високовольтної лінії передач. Окрім цього активна потужність від АГ після його збудження споживається і внутрішньою мережею через КСО 15, високовольтний трансформатор 4, ПЧ 12. Вихідні інвертори ПЧ 13 працюють синхронно і таким чином, щоб підтримувалась постійна напруга на їх входах постійного струму. Оскільки БККРП 11 має ємність, величина якої недостатня для збудження, вона лише частково компенсує реактивну потужність АГ ії зменшує завантаженість РРП 10. Фільтрація вищих гармонік вихідної напруги установки здійснюється БФК 16.If the drive turbine 1 does not rotate or the rotation frequency of the rotor 2 AG is lower than the minimum permissible operating frequency, then the AG is not excited, the keys of the stator winding commutator 15 are open, the RRP 10 is turned off, the internal network of the installation is fed from the centralized network through step-up power transformers 14, converters frequency 13, multi-winding transformer 4, frequency converter 12. If the current rotation frequency of the rotor 2 AH exceeds the level of the minimum permissible operating frequency of rotation, the switches of the KSO 15 are closed, the RRP 10 is switched on and excites the AH, the active power from the stator winding Z through the KSO 15, transformer 4, IF 13, transformers 14 is supplied to the high-voltage transmission line. In addition, the active power from the AC after its excitation is also consumed by the internal network through KSO 15, high-voltage transformer 4, IF 12. The output inverters of IF 13 work synchronously and in such a way as to maintain a constant voltage at their DC inputs. Since BKKRP 11 has a capacity, the value of which is insufficient for excitation, it only partially compensates the reactive power of the AG and reduces the load on RRP 10. The filtering of higher harmonics of the output voltage of the installation is carried out by BFC 16.
Таким чином, в порівнянні з прототипом електрогенеруюча установка має багатообмотковий трансформатор, перша обмотка якого є високовольтною і через комутатор статорної обмотки під'єднана до статорної обмотки генератора, друга обмотка під'єднана до напівпровідникового регулятора реактивної потужності, до третьої обмотки під'єднано конденсаторну батарею компенсації реактивної потужності генератора, четверта обмотка живить через перетворювач частоти внутрішню мережу установки, інші дві або більш обмоток зазначеного трансформатора під'єднані до індивідуальних перетворювачів частоти, виходи яких підключені до первинних обмоток підвищувальних трансформаторів, вторинні обмотки зазначених трансформаторів з'єднано послідовно та підключено до батареї фільтрових конденсаторів і високовольтної лінії передач, через що установка без гальванічного зв'язку по колах змінного струму між всіма ПЧ та за більш низької, ніж у випадку одиничного головного перетворювача, напруги на ключах ПЧ, що регулюють відбір потужності від генератора до мережі, в результаті чого останні можуть бо виконуватись на основі серійних зразків з необхідними характеристиками і параметрами та не потребуватимуть проектування, буде живити пристрої, що підключено до внутрішньої мережі зазначеної установки та виробляти електричну енергію високої напруги, яка може з малими втратами транспортуватись високовольтною лінією передач до підстанції, що дозволяє застосовувати її в системах розподіленої генерації.Thus, in comparison with the prototype, the power generating unit has a multi-winding transformer, the first winding of which is high-voltage and is connected to the stator winding of the generator through the stator winding commutator, the second winding is connected to the semiconductor reactive power regulator, and the capacitor battery is connected to the third winding compensation of the reactive power of the generator, the fourth winding feeds through the frequency converter the internal network of the installation, the other two or more windings of the specified transformer are connected to individual frequency converters, the outputs of which are connected to the primary windings of the step-up transformers, the secondary windings of the specified transformers are connected in series and connected to batteries of filter capacitors and a high-voltage transmission line, due to which the installation is without galvanic communication in the alternating current circuits between all the inverters and at a lower voltage than in the case of a single main converter on the switches of the inverter regulating the ir power from the generator to the network, as a result of which the latter can be performed on the basis of serial samples with the necessary characteristics and parameters and will not require design, will feed the devices connected to the internal network of the specified installation and produce high voltage electrical energy, which can with small losses to be transported by a high-voltage transmission line to a substation, which allows it to be used in distributed generation systems.
Джерела інформації: 1. Опней 5іагез Раїепі 5225712, НО2Р 9/00, РОЗО 7/00, 27.11.1991. 2. Опітейд 5іагез Раїепі 8188610 В2, гОЗО 9/00, 8.09.2012.Sources of information: 1. Opney 5iagez Raiepi 5225712, НО2Р 9/00, РОЗО 7/00, 27.11.1991. 2. Opiteid 5iagez Raiepi 8188610 В2, гОЗО 9/00, 8.09.2012.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201508584U UA105830U (en) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | ELECTROGENERAL INSTALLATION WITH INTERNAL VOLTAGE REGULATOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201508584U UA105830U (en) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | ELECTROGENERAL INSTALLATION WITH INTERNAL VOLTAGE REGULATOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA105830U true UA105830U (en) | 2016-04-11 |
Family
ID=55862161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU201508584U UA105830U (en) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | ELECTROGENERAL INSTALLATION WITH INTERNAL VOLTAGE REGULATOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA105830U (en) |
-
2015
- 2015-09-04 UA UAU201508584U patent/UA105830U/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9048694B2 (en) | DC connection scheme for windfarm with internal MVDC collection grid | |
| US9525284B2 (en) | Medium voltage DC collection system with power electronics | |
| US9553526B2 (en) | Bypassed cascaded cell converter | |
| CN102651556B (en) | Wind turbine | |
| EP3373433B1 (en) | A photovoltaic power plant system | |
| US20100118568A1 (en) | Low-Voltage Harmonic Filter for Full-Scale Converter Systems | |
| US20130070489A1 (en) | Converting device of electrical energy | |
| CN106208071B (en) | Hybrid AC and DC distribution system and method of use | |
| JP2013541934A (en) | Modular multi-voltage output converter device connected to rectifier | |
| CN106936269A (en) | Polyphase machine and application method | |
| Avdeev et al. | On the Use of a Solid-State Transformer in a Power Supply System with Unbalanced Phase Voltages | |
| UA105830U (en) | ELECTROGENERAL INSTALLATION WITH INTERNAL VOLTAGE REGULATOR | |
| US10855215B2 (en) | Power generation system technical field | |
| US20120181862A1 (en) | Internal Electrification Scheme For Power Generation Plants | |
| Tutelea et al. | Modeling and performance of novel scheme dual winding cage rotor variable speed induction generator with DC link power delivery | |
| KR101087582B1 (en) | Multiple wired electric machine system | |
| WO2016167816A1 (en) | Dynamic wind turbine energy storage device | |
| EP2438668A2 (en) | Improved internal electrification scheme for power generation plants | |
| UA105831U (en) | ELECTROGENERAL INSTALLATION WITH MULTI-Winding ASINCHRONOUS GENERATOR | |
| UA144419U (en) | ELECTRIC GENERATING INSTALLATION | |
| RU2510781C2 (en) | Marine ac high-frequency electrical system with electric propulsion system and matrix frequency converters | |
| Sarakhanova et al. | The Adaptive Starter-Generator System for Aircraft | |
| US20190312527A1 (en) | Dc-ac converter and method of dc-ac conversion | |
| WO2023078799A1 (en) | System and method for providing electrical power from a wind turbine to a hydrogen production system | |
| So et al. | AC excited synchronous generator for DC connected offshore wind farm |