UA105831U - ELECTROGENERAL INSTALLATION WITH MULTI-Winding ASINCHRONOUS GENERATOR - Google Patents
ELECTROGENERAL INSTALLATION WITH MULTI-Winding ASINCHRONOUS GENERATOR Download PDFInfo
- Publication number
- UA105831U UA105831U UAU201508585U UAU201508585U UA105831U UA 105831 U UA105831 U UA 105831U UA U201508585 U UAU201508585 U UA U201508585U UA U201508585 U UAU201508585 U UA U201508585U UA 105831 U UA105831 U UA 105831U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- voltage
- windings
- generator
- terminals
- winding
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000009434 installation Methods 0.000 title description 13
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 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
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Електрогенеруюча установка з багатообмотковим асинхронним генератором містить вітротурбіну або гідротурбіну, що обертає генератор з короткозамкненим ротором і двома або більше обмотками статора, кожна обмотка статора підключена до індивідуального багатофункціонального вентильного перетворювача, зібраного за схемою мостового інвертора, до кожного перетворювача підключено індивідуальний накопичувач енергії. До вихідних клем постійного струму багатофункціональних вентильних перетворювачів під'єднано інвертори напруги. До клем накопичувачів енергії під'єднано єдині для кожної пари "багатофункціональний вентильний перетворювач - інвертор напруги" блоки живлення їх систем керування, що живляться від багатофункціональних вентильних перетворювачів або від акумуляторних батарей. До вихідних клем інверторів напруги під'єднано виводи первинних обмоток підвищуючих трансформаторів, вторинні обмотки яких з'єднані послідовно і через комутатор підключено до чотирипровідної лінії електропередач. До послідовно з'єднаних вторинних обмоток трансформаторів підключено батарею фільтрових конденсаторів.An electrical generator with a multi-winding asynchronous generator contains a wind turbine or a turbine that rotates the generator with a short-circuited rotor and two or more stator windings, each stator winding is connected to an individual multifunctional valve converter, selected Voltage inverters are connected to the DC output terminals of the multifunction valve converters. The power storage terminals of their control systems powered by multifunctional valve transducers or batteries are connected to the energy storage terminals for each pair of "multifunction valve inverter - voltage inverter". The output terminals of the voltage inverters are connected to the outputs of the primary windings of the step-up transformers, the secondary windings of which are connected in series and connected to the four-wire power line through the switch. A filter capacitor battery is connected to the sequentially connected secondary transformer windings.
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 система живлення |1| на основі асинхронного генератора (АГ) і керованого мостового випрямляча, де струми статора і вихідна потужність генератора контролюються ключовими елементами напівпровідникового перетворювача.A known power system |1| based on an asynchronous generator (AG) and a controlled bridge rectifier, where the stator currents and output power of the generator are controlled by the key elements of the semiconductor converter.
Схема, за якою виконана система живлення, містить асинхронний генератор з короткозамкненим ротором і однією статорною обмоткою, який обертається від турбіни чи дизельного двигуна. До обмотки статора підключений вентильний перетворювач, вихідні клеми постійного струму якого шунтовано конденсатором. Від клем постійного струму живиться автономне навантаження. Система керування генератором здійснює амплітудно-фазове регулювання струмів АГ виходячи з виміряних значень струмів статора та вихідної напруги вентильного перетворювача.The circuit according to which the power system is made includes an asynchronous generator with a short-circuited rotor and one stator winding, which rotates from a turbine or a diesel engine. A valve converter is connected to the stator winding, the DC output terminals of which are shunted by a capacitor. An autonomous load is powered from the DC terminals. The generator control system performs amplitude-phase regulation of the AC currents based on the measured values of the stator currents and the output voltage of the valve converter.
До недоліків даної схеми можна віднести складність виконання та високу вартість вентильного перетворювача в разі живлення віддалених споживачів великої потужності (від 1-2The disadvantages of this scheme include the complexity of execution and the high cost of the valve converter in the case of powering remote high-power consumers (from 1-2
МВт і більше) внаслідок того, що для зменшення втрат в лінії статорну обмотку необхідно виконувати високовольтною, що потребує виконання вентильного перетворювача на високовольтних напівпровідникових елементах високої вартості. Крім цього, якщо навантаження є навантаженням змінного струму, то зазначені недоліки будуть ще більш посилені через використання високовольтного інвертора великої потужності.MW and more) due to the fact that to reduce losses in the line, the stator winding must be made of high voltage, which requires the implementation of a valve converter on high-voltage semiconductor elements of high cost. In addition, if the load is an alternating current load, then the mentioned disadvantages will be even more intensified due to the use of a high-voltage, high-power inverter.
Найбільш близьким до корисної моделі за технічною суттю є установка з вироблення електричної енергії |21, яка містить вітротурбіну або гідротурбіну, що обертає генератор з двома або більш обмотками статора. Кожна обмотка статора підключена до індивідуального випрямляча. До кожного випрямляча підключено індивідуальний накопичувач енергії. Усі накопичувачі енергії з'єднані послідовно, що забезпечує підвищену вихідну напругу без використання підвищуючого трансформатора.The closest thing to a useful model in technical terms is a power generation plant |21 that includes a wind turbine or hydro turbine rotating a generator with two or more stator windings. Each stator winding is connected to an individual rectifier. An individual energy storage device is connected to each rectifier. All energy storage devices are connected in series, which provides increased output voltage without the use of a step-up transformer.
До недоліків прототипу слід віднести те, що, по-перше, для отримання високого рівня напруги, що зазвичай використовується при транспортуванні електроенергії від ВЕС чи малихThe shortcomings of the prototype include the fact that, firstly, to obtain a high level of voltage, which is usually used when transporting electricity from wind turbines or small
ГЕС (близько 30-35 кВ) за стандартної напруги обмотки статора (690 В) генератор повинен виконуватись з великою кількістю обмоток статора і відповідною кількістю низьковольтних пасивних або активних випрямлячів, і, по-друге, на підстанції необхідно встановлювати додаткове обладнання для перетворення постійного струму в змінний, що є ознакою складності технічного обслуговування і невисокої надійності установки.HPP (about 30-35 kV) at the standard voltage of the stator winding (690 V), the generator must be made with a large number of stator windings and a corresponding number of low-voltage passive or active rectifiers, and secondly, additional equipment for direct current conversion must be installed at the substation in variable, which is a sign of the complexity of maintenance and low reliability of the installation.
Задачею корисної моделі є створення електрогенеруючої установки з багатообмотковим асинхронним генератором, в якій за рахунок використання в кожному каналі відбору потужності інверторів напруги (ІН), що підключаються до багатофункціональних вентильних перетворювачів (БВП) зібраних за схемою мостового інвертора, трансформаторів (Тр), вторинні обмотки яких з'єднано послідовно, єдиних для кожної пари "БВП - ІН" блоків живлення їх систем керування, вихідного фільтра на стороні вторинних обмоток трансформаторів, буде за меншої кількості статорних обмоток стандартної напруги і меншої кількості БВП, ніж в разі відбору потужності до підстанції від послідовно з'єднаних випрямлячів чи БВП, вироблятись електрична енергія високої напруги, що може з малими втратами транспортуватись високовольтною лінією передач від ВЕС чи малих ГЕС до підстанції без додаткового обладнання для перетворення постійного струму в змінний на стороні підстанції, в результаті чого досягається новий технічний результат: спрощення технічного обслуговування і підвищення надійності установки.The task of the useful model is to create a power-generating unit with a multi-winding asynchronous generator, in which, due to the use of voltage inverters (IN) connected to multifunctional valve converters (BVP) assembled according to the scheme of a bridge inverter, transformers (Tr), secondary windings which are connected in series, the only for each pair of "BVP - IN" power supply units of their control systems, the output filter on the side of the secondary windings of transformers, will be with a smaller number of stator windings of standard voltage and a smaller number of BVP than in the case of taking power to the substation from of series-connected rectifiers or BVP, high-voltage electrical energy can be produced, which can be transported with low losses by a high-voltage transmission line from a wind power plant or small hydroelectric power station to a substation without additional equipment for converting direct current into alternating current on the substation side, as a result of which a new technical result is achieved : ref reduction of maintenance and improvement of installation reliability.
Поставлена задача вирішується таким чином.The task is solved as follows.
Електрогенеруюча установка з багатообмотковим асинхронним генератором, яка містить вітротурбіну або гідротурбіну, що обертає генератор з короткозамкненим ротором і двома або більше обмотками статора, кожна обмотка статора підключена до індивідуального багатофункціонального вентильного перетворювача, зібраного за схемою мостового інвертора, до кожного перетворювача підключено індивідуальний накопичувач енергії, відрізняється тим, що до вихідних клем постійного струму багатофункціональних вентильних перетворювачів під'єднанні інвертори напруги, до клем накопичувачів енергії під'єднанні єдині для кожної пари "багатофункціональний вентильний перетворювач - інвертор напруги" блоки живлення їх систем керування, що живляться від багатофункціональних вентильних перетворювачів або від акумуляторних батарей, до вихідних клем інверторів напруги під'єднанні виводи первинних обмоток підвищуючих трансформаторів, вторинні обмотки яких з'єднані послідовно і через комутатор підключено до чотирипровідної лінії електропередач, до послідовно з'єднаних вторинних обмоток трансформаторів підключено батарею фільтрових конденсаторів.An electric generating plant with a multi-winding asynchronous generator, which contains a wind turbine or a hydro turbine rotating a generator with a short-circuited rotor and two or more stator windings, each stator winding is connected to an individual multi-function valve converter assembled according to the bridge inverter scheme, an individual energy storage device is connected to each converter, differs in that voltage inverters are connected to the output terminals of the DC multi-functional valve converters, to the terminals of the energy storage devices, the power supply units of their control systems powered by the multi-functional valve converters are connected for each pair "multi-functional valve converter - voltage inverter" from the storage batteries, to the output terminals of the voltage inverters, connecting the terminals of the primary windings of the step-up transformers, the secondary windings of which are connected in series and connected to the four-wire through the commutator th power line, a battery of filter capacitors is connected to the series-connected secondary windings of the transformers.
БВП працюють синхронно і виконують функції активного випрямляча і регулятора бо реактивної потужності АГ. Інвертори напруги також працюють синхронно і відбирають активну потужність від БВП, яка надалі через трансформатори і вихідний комутатор (ВК) віддається в енергосистему.BVP work synchronously and perform the functions of an active rectifier and a regulator of the reactive power of the AC. The voltage inverters also work synchronously and take active power from the BVP, which is then transferred to the power system through transformers and the output commutator (VC).
Завдяки наявності послідовно з'єднаних БВП, ІН ії підвищуючих трансформаторів замість випрямлячів і накопичувачів енергії, які встановлені в прототипі в каналах відбору потужності кожної статорної обмотки, в установці за однакової з прототипом величини фазної напруги і однакових напруг на елементах БВП установки та випрямлячів прототипу, та меншої кількості обмоток статора і меншої кількості БВП, ніж кількість випрямлячів в прототипі, отримується вихідна високовольтна напруга, що підвищує надійність роботи установки і спрощує її обслуговування. Блоки живлення з АБ на виході БВП, що містить установка і не передбачені в прототипі, дозволяють за короткочасних аварійних ситуацій в мережі і за роботи на швидкостях вітру, що перевищують робочий діапазон, безперебійно живити БВП, ІН та, в разі потреби, інше допоміжне обладнання, що сприяє підвищенню надійності роботи установки.Due to the presence of serially connected BVP, IN and step-up transformers instead of rectifiers and energy accumulators, which are installed in the prototype in the power take-off channels of each stator winding, in the installation with the same value of the phase voltage as the prototype and the same voltages on the elements of the BVP of the installation and rectifiers of the prototype, and a smaller number of stator windings and a smaller number of BVP than the number of rectifiers in the prototype, the output high-voltage voltage is obtained, which increases the reliability of the installation and simplifies its maintenance. Power supply units with AB at the output of the BVP, which contains the installation and are not provided for in the prototype, allow for short-term emergency situations in the network and when working at wind speeds exceeding the operating range, to continuously power the BVP, IN and, if necessary, other auxiliary equipment , which helps increase the reliability of the installation.
За даними науково-технічної і патентної літератури авторам не відома заявлена сукупність ознак, направлена на вирішення поставленої задачі.According to the scientific and technical and patent literature, the authors do not know the claimed set of features aimed at solving the problem.
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 - спрощення технічного обслуговування і підвищення надійності установки.Thus, all the declared features of the technical solution of the power generating plant with a multi-winding asynchronous generator are essential and in their totality are necessary and sufficient to achieve the technical result that is provided by the useful model, namely, the simplification of maintenance and the increase in the reliability of the plant.
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 або фазний ротор 2 і дві або більш статорних обмоток 3, багатофункціональних вентильних перетворювачів 4 на повністю керованих вентилях, які підключені до виводів статорних обмоток, інверторів напруги 6 та накопичувачів енергії 5, що живляться від БВП 4, трифазних трансформаторів 7, первинні обмотки яких підключені до ІН 6, а вторинні з'єднані послідовно за схемою "зірка", батареї конденсаторів 8 і вихідного комутатора 9, які підключені до послідовно з'єднаних вторинних обмоток трансформаторів 7, та з блоків живлення 10 систем керування БВП 4 і ІН 6, що підключені до накопичувачів енергії 5 та АБ 11 малої ємності.The installation consists of a drive turbine 1, an asynchronous generator containing a short-circuited or phase rotor 2 and two or more stator windings 3, multifunctional valve converters 4 on fully controlled valves that are connected to the terminals of the stator windings, voltage inverters 6 and energy accumulators 5, which powered by BVP 4, three-phase transformers 7, the primary windings of which are connected to IN 6, and the secondary windings are connected in series according to the "star" scheme, capacitor banks 8 and the output commutator 9, which are connected to the series-connected secondary windings of transformers 7, and from power supply units 10 of BVP 4 and IN 6 control systems, which are connected to energy accumulators 5 and AB 11 of small capacity.
Зо 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 незбуджений, БЖ 10 живляться від АБ 11, ключі вихідного комутатора 9 розімкнуті. Якщо частота обертання ротора 2 АГ стає вищою за мінімально допустиму робочу частоту обертання, то БВП 4 збуджують АГ і стабілізують напругу на клемах накопичувачів енергії 5 на заданому рівні, БЖ 10 починають живитись відIf 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 BZ 10 are powered by the AB 11, the keys of the output switch 9 are open. If the rotation frequency of the rotor 2 of the AG becomes higher than the minimum permissible operating frequency of rotation, then the BVP 4 excites the AG and stabilizes the voltage at the terminals of the energy accumulators 5 at a given level, the BZh 10 begin to be powered from
БВП 4. Безпосередньо після цього починають перемикатись ключі ІН б таким чином, щоб зрівняти амплітуди і синхронізувати напруги на клемах БК 8 і виході комутатора 9. Після вирівнювання частот, фаз і амплітуд напруг на вході і виході комутатора 9 його ключі замикаються.BVP 4. Immediately after that, the keys of IN b begin to switch in such a way as to equalize the amplitudes and synchronize the voltages at the terminals of BC 8 and the output of the switch 9. After equalizing the frequencies, phases and amplitudes of the voltages at the input and output of the switch 9, its keys are closed.
БВП 4 після замикання ключів комутатора 9, крім регулювання насичення в машині, відбирають від АГ активну потужність, величина якої задається оператором або визначається системою керування установки за певним алгоритмом. ІН 6 відбирають активну потужність відBVP 4 after closing the keys of the switch 9, in addition to adjusting the saturation in the machine, take active power from the AG, the value of which is set by the operator or determined by the control system of the installation according to a certain algorithm. IN 6 take active power from
БВП 4 в такій кількості, щоб напруга на накопичувачах енергії 5 підтримувалась сталою.GDP 4 in such an amount that the voltage on the energy storage 5 is kept constant.
Викликані роботою ІН б вищі гармоніки струму вторинних обмоток трансформаторів 7 замикаються через БК 8, а на виході комутатора 9 формується трифазна напруга з відповідним до норм значенням коефіцієнта нелінійних спотворень.The higher harmonics of the current of the secondary windings of the transformers 7 caused by the work of the IN b are closed through the BC 8, and a three-phase voltage is formed at the output of the commutator 9 with a value of the nonlinear distortion coefficient corresponding to the norms.
Таким чином, в порівнянні з прототипом електрогенеруюча установка має інвертори напруги, під'єднанні до клем постійного струму багатоканальних вентильних перетворювачів, зібраних за схемою мостового інвертора, підвищуючи трансформатори, первинні обмотки яких під'єднані до вихідних клем інверторів напруги, а вторинні обмотки включені послідовно і через комутатор підключені до чотирипровідної лінії електропередач, єдині блоки живлення систем керування кожної пари "багатофункціональний вентильний перетворювач - інвертор напруги", які живляться від багатофункціональних вентильних перетворювачів або від АБ, до послідовно з'єднаних вторинних обмоток трансформаторів підключено батарею фільтрових конденсаторів, через що установка за таких же величин сумарної площі перерізу проводів високовольтного кабелю і вихідної потужності, та за значно меншої кількості обмоток статора стандартної напруги (690 В) і багатофункціональних вентильних перетворювачів чи випрямлячів, ніж у випадку відбору потужності до енергосистеми від послідовно з'єднаних по колам постійного струму багатофункціональних вентильних перетворювачів чи випрямлячів, буде виробляти 60 електричну енергію високої напруги, що може з малими втратами транспортуватись високовольтною лінією передач від ВЕС чи малих ГЕС до підстанції без додаткового обладнання для перетворення постійного струму в змінний на стороні підстанції, що дозволяє застосовувати її в системах розподіленої генерації.Thus, compared to the prototype, the power generating unit has voltage inverters connected to the DC terminals of multi-channel valve converters assembled according to the bridge inverter scheme, step-up transformers, the primary windings of which are connected to the output terminals of the voltage inverters, and the secondary windings are connected in series and through a switch are connected to a four-wire power line, the only power supply units of the control systems of each pair "multifunctional valve converter - voltage inverter", which are powered by multifunctional valve converters or from AB, to the series-connected secondary windings of the transformers are connected by a battery of filter capacitors, due to which installation with the same values of the total cross-sectional area of the high-voltage cable wires and output power, and with a much smaller number of stator windings of standard voltage (690 V) and multifunctional valve converters or rectifiers than in the case of power selection those to the power system from multi-functional valve converters or rectifiers connected in series by direct current circuits, will produce 60 high-voltage electrical energy, which can be transported with low losses by a high-voltage transmission line from wind turbines or small hydroelectric power plants to a substation without additional equipment for converting direct current into variable on the substation side, which allows it to be used in distributed generation systems.
Джерела інформації: 1. Опней 5іагез5 Раїепі 5483435 С1, НО2М 7/04, НО2М 7/219, 14.03.1994. 2. Патент Российской Федерации ВО 2499156 Сб2, РОЗО 9/02, РОЗВ 13/10, НО2М 7/00,Sources of information: 1. Opney 5iagez5 Raiepi 5483435 C1, НО2М 7/04, НО2М 7/219, 14.03.1994. 2. Patent of the Russian Federation VO 2499156 Сб2, ROZO 9/02, ROZV 13/10, НО2М 7/00,
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201508585U UA105831U (en) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | ELECTROGENERAL INSTALLATION WITH MULTI-Winding ASINCHRONOUS GENERATOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201508585U UA105831U (en) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | ELECTROGENERAL INSTALLATION WITH MULTI-Winding ASINCHRONOUS GENERATOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA105831U true UA105831U (en) | 2016-04-11 |
Family
ID=55862162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU201508585U UA105831U (en) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | ELECTROGENERAL INSTALLATION WITH MULTI-Winding ASINCHRONOUS GENERATOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA105831U (en) |
-
2015
- 2015-09-04 UA UAU201508585U patent/UA105831U/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9525284B2 (en) | Medium voltage DC collection system with power electronics | |
| US9577557B2 (en) | Turbine-generator system with DC output | |
| US9683540B2 (en) | Electric unit for a pumped-storage power plant having components within and outside of an underground cavern | |
| Wei et al. | Power balancing investigation of grid-side series-connected current source inverters in wind conversion systems | |
| Sahoo et al. | High frequency link multi-winding power electronic transformer using modular multilevel converter for renewable energy integration | |
| RU157368U1 (en) | VEHICLE MOTION SYSTEM | |
| CN106356889A (en) | Permanent magnet wind power generator set | |
| Cheng et al. | Enhanced diode-rectifier HVDC for offshore wind power transmission | |
| Avdeev et al. | The use of solid-state transformers as part of smart grids | |
| Beik et al. | Comparison of active and passive 9-phase wind turbine conversion system for an all DC grid | |
| Wei et al. | Overview of offshore wind farm configurations | |
| Vekhande et al. | Modulation of Indirect Matrix Converter under unbalanced source voltage condition | |
| UA105831U (en) | ELECTROGENERAL INSTALLATION WITH MULTI-Winding ASINCHRONOUS GENERATOR | |
| Tarıq et al. | Simulink based modeling, analysis and simulation of self excited induction generator for use in remote areas | |
| RU2652286C1 (en) | Electrical power system of an offshore drilling platform | |
| Stumpf et al. | Dynamics of DFIG controlled by rotor side converter in wind energy | |
| RU2758793C1 (en) | Adaptive starter-generator system | |
| WO2016167816A1 (en) | Dynamic wind turbine energy storage device | |
| Singh et al. | Design and implementation of PMSG based stand-alone wind energy system for three-phase four-wire loads | |
| Singh et al. | Voltage control and load leveling of synchronous reluctance generator based DG set | |
| UA105830U (en) | ELECTROGENERAL INSTALLATION WITH INTERNAL VOLTAGE REGULATOR | |
| RU2505918C2 (en) | High-voltage frequency-controlled electric drive | |
| Nandi et al. | Wind power plants with VSC based STATCOM in PSCAD/EMTDC environment | |
| UA144419U (en) | ELECTRIC GENERATING INSTALLATION | |
| Nishikata et al. | A hybrid wind turbine generator system suitable for weak grid |