Способ управления асинхронным вентильным ветрогенератором Советский патент 1984 года по МПК H02P9/42 

2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что измеряют напряжение на выходе асинхронного вентильного ветрогенератора и изменяют уставку пропорционально измеренному напряжению.

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ВЕНТИЛЬНЬЛМ ВЕТРОГЕНЕРАТОРОМ С вентильным преобразователем частоты в статорной цепи, при котором измеряют регулируемый параметр, сравнивают его с згщанным значением и формируют сигнал управления частотой переключения вентилей указанного преобразователя частоты, о т л и ;ч а Ю щ и и с я тем, iTO, с целью ;уменьшения установленной мощности и снижения массогабаритных покаэате- лей асинхронной машины, контролируют сигнал управления частотой переключения вентилей вентильного преоб разователя частоты, сравнивают его ;с уставкой, определяемой насыщением, .магнитной цепи генератора, н при достижении контролируемым сигналом величины,большей уставки, переклю- , чают фазы обмотки статора из схемы соединения треугольник в схему соедй:нения звезда, а при снижении контролируемого сигнала до величины, мень(О Шей уставки, переключают фазы обмот;ки статора асинхронного генератора ;из схемы соединения звезда в схему I соединения треугольник. М 00 сл 41

Изобретение относится к получению и преобразованию электроэнергии, а именно,к способам управления асинхронными генераторами, работающими в составе ветроустановок.

Известны способы управления асинхронными генераторами с вентильными преобразователями в цепи статора, напряжение которых стабилизируют, регулируя частоту тока статора в функции отклонения выходного напряжения от заданного. При указанном регулировании управляющим является сигнал, поступагадий на вход задающего генератора преобразователя регулируемой частоты ij .

Недостатком такого управления асинхронным генератором, работающим в составе ветроустановки, где мощность генератора соизмерима-,с мощностью ветродвигателя, является резкое снижение частоты вращения привод-ого вала при увеличении электрической нагрузки генератора выше максимальной мощности, развиваемой ветроприводом. Это приводит к выходу ветроэлектрической установки из рабочего режима.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления асинхронным вентильным генератором, согласно которому частоту тока статора регулируют воздействием на управляющий сигпал задающего генератора вентильного преобразователя регулируемой частоты в цепи статора асинхронной мащины в функции максимальной мощности,развиваемой ветроприводом. При этом для определения электрической мощности измеряют выходное напряжение генератора 2 .

Известный способ позвЪляет расширить диапазон рабочих частот вращения вала ветропривода вниз от номинальной, однако при значительном расширении диапазона частот вращения нужно увеличивать массу и гаьариты асинхронной машины, так как ее номинальную частоту вращения приходится выбирать близкой к номинальной рабочей частоте вращения ветропривода, чтобы исключить резкое увеличение намагничивающего тока вследствие насыце ия магнитной цепи. Чтобы обес печить достаточную перегрузочную способность при максимальной рабочей частоте вращения вала, приходится

увеличивать номинальную установленную мощность асинхронной машины. Цель изобретения - уменьшение установленной мощности асинхронной машины и снижение ее массогабаритных показателей.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления асинхронным вентильным ветрогенератором

Q с вентильным преобразователем частоты в статорной цепи, при котором измеряют регулируемый параметр, сравнивают его с заданным значением и формируют сигнал управления частотой

переключения вентилей указанного

преобразователя частоты, контролируют сигнал управления частотой переключения вентилей указанного преоб- разователя частоты, сравнивают его с уставкой, определяемой насыщением

0 магнитной цепи генератора, и при достижении контролируемым сигналом величины, большей уставки, переключают фазы обмотки статора из схемы соединения треугольник в схему соеди5 нения звезда, а при снижении контролируемого сигнала до величины, меньшей уставки переключают фазы обмотки статора асинхронного генератора ин схемы соединения звезда в схему

0 сравнения треугольник.

Причем измеряют напряжение на выходе асинхронного вентильного ветрогенератора и изменяют уставку I пропорционально измеренному напря5 жению.

На . 1 приведена блок-схема устройства, осуществляющего предлагаемый способ; на фиг. 2 - то же, вариант 1иа фиг. 3 - диаграмма, поQ яснякщая работу асинхронного вентильного генератора.

Устройство содержит приводной ветродвигатель 1, который приводит во вращение вал асинхронной машины; асинхронную машину 2, являющуюся генератороам электроэнергии; силовой переключатель 3, служащий для включения обмотки AM по схеме звезда или треугольник (он может быть выполнен на контактных или бесконтактных

0 управляемых ключах); полупроводниковый (вентильный) преобразователь 4 регулируемой частоты, осуществляющий функцию регулирования частоты тока статора асинхронной машины;

5 аккумуляторную батарею 5, задагаций енератора 6, преобразующий входное напряжение (Ueiir) частоту переключения вентилей ПРЧ, устройство 7 регулирования мощности AM (УРМ), которое осуществляет регулирование частоты тока статора асинхронной машины 2 в функции максимальной мощ ности ветропривода; датчик 8 напряжения, с помощью которого получают напряжение уставки, пропорционально выходному напряжению ветрогенератор устройство 9 сравнения, переключающее устройство 10, формирующее сигнал управления силового переключателя (может быть выполнено, например, в виде поляризованного реле или на базе операционного усилителя). На фиг. 3 обозначено: it фаз ный ток статора асинхронной г Ъшины в относительных единицах;и) а тока статора в относительных еди ницах; CjJ, - частота тока статора, при котЬрой происходит переключение обмотки статора асинхронной машины из схемы соединения треугольник в схему соединения звезда при выходД1ОМ напряжении (гом ) i равном номинальному (ицод) ;Оп.2 частота тока статора, при которой происходит ука занное переключение при Up А - кривые I f (со) при включении обмотки статора асинхронной машины в треугольник, Y - кривыеIj-f(и) при включении обмотки статора асинхронной машины в звезду. Управление асинхронным вентильны ветрогенератором происходит следующим образом. При номинальном напряжении выход генератора при снижении частоты вра щения вала вниз от номинальной происходит снижение максимальной мощности ветропривода, снижение.частоты тока статора и скольжения асинхронной машины 2 так, что активная мсяцность, вырабатываемая генератором, не превышает максимальной мощности ветропривода. Активный ток статора генератора 2 уменьшается, что вначале (при частотах, незначительно мень ших номинальной приводит к уменьшению и фазного тока статора (фиг.З). Яри дальнейшем снижении частоты ток статора начинает резко возрастать из-за насыщения магнитной цепи машины. В точке 11 (фиг.З) входное напря жение згщающего генератора 6 превыси напряжение, поступающее, например, с датчика 8 напряжения (фиг.2), и выходной сигнал устройства 9 сравнения сменит знак. Это приведет к тому что перэключающее устройство 10 даёт сигнал силовому переключателю 3 на включение обмотки статора асинхронной машины 2 в звезду. Фазный так статора будет соответствовать точке 12 (фиг.2) и при дальнейшем снижении частоты будет изменяться по кривой, обозначенной сплошной линией. В случае работы асинхронного ветро генератора при сниженном (относительно номинального) напряжении (например, в случае недостаточно заряженной аккумуляторной батареи 5) зависимость тока статора от частоты несколько изменится. Как видно из фиг. 3, увеличение тока статора асинхронной машины изза насыщения магнитной цепи в таком режиме происходит при уменьшении частоты тока, так как величина потоi определяется отношениемUj/и,. Переключени обмотки статора асинхронной машины из треугольника в -звезду -приУр 0,9-ицд произойдет (фиг. 3), также при меньшей частоте, так как изменение полярности сигнала на выходе устройства 9 сравнения будет наблюдаться npHtJ(-0,9-w. Таким образом, переключение обмотки асинхронной машины 43 угольника в звезду происходит при приблизительно одинаковом насыцении магнитной цепи асинхронной машины, так как при предлагаемом способе управления отношение Ur / W, в момент переключения постоянно. Переключение обмотки статора асинхронной машины из звезды в треугольник может производиться при частотах, несколько больших чембл ии, т.е. в момент, когда входное напряжение задающего генератора 6 превышает напряжение .1, порциональное выходному напряжению генератора, на 3-5%; при этом фазный ток статора не будет превышать номинального. Таким образом, предлагаемый способ управления асинхронным вентильным ветрогенератором позволяет без перегрузок по току асинхронной мгииины снизить частоту тока статора асинхронной машины и, соответственно, рабочую частоту вргицения вала ветропривода до величины, приблизительно вдвое менБшей номинальной, и позволяет выбирать номинальную мощность асинхронной машины близкой к номинальной мощности ветропривода, а номинальную частоту вращения асинхронной машины - близкой к номинальной частоте вращения вала ветропривода. Это позволяет снизить массогабаитные показатели и установленную ощность асинхронной машины, что риводит к удушевлению всей ветростановки в целом и экономии матеиалом.