Ветроэлектрическая установка Советский патент 1985 года по МПК H02P9/10 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования тока возбуждения электрических машин, а именно в ветроэлектрических установках (ВЭУ) кру ных мощностей, работающих параллельно с электрической сетью энергосистем. Целью изобретения является повышение качества электроэн гии, выдаваемой ВЭУ в энергосистему, путем более эффективного подавления колебаний ее выходной мощности. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой ВЭУ; на фиг 2 - принципиальная схема узла вьщеления переменной составляющей момента с. датчиком момента вала ветродвигателя, вьшолненного в виде торсиометра индуктивного типа; на фиг. 3 - временные диаграммы сигналов получаемых на выходах датчика момента и соотв%т ствующих элементов узла вьщеления переменной составляющей момента. ВЭУ состоит из ветродвигателя 1, который через редуктор 2 соединен с синхронным генератором 3, которьй преобразует энергию ветра в электрическую энергию, вьщаваемую ВЭУ в энергосистему 4. Датчик 5 мощности генератора посредством регулятора 6 щага винта ветродвигателя поддерживает среднее значение вькодной мощности генератора неизменным. Датчик 7напряжения энергосистемы и датчик 8коэффициента мощности генератора, воздействуя на регулятор 9 возбуждения обмотки 10 возбуждения, расположенной по продольной оси, обеспечивает режим работы ВЭУ по напряжению энергосистемы и коэффициенту мощности ВЭУ (т.е. они .осуществляют пропор циональное регулирование тока возбуждения синхронной машины по напряжению энергосистемы и коэффициенту мощности). Выход датчика 11 момента установленного на валу ветродвига-г теля, соединен с входом узла 12 выделения переменной составляющей момента, выход которого подключен на и мерительный вход дополнительного регулятора 13 тока возбуждения, который в свою очередь соединен с дополнительной обмоткой 14 возбуждения синхронного генератора 3. Узел 12 выделения переменной составляющей момента (фиг. 2) выполнен из последовательно соединенных выпрямителя 15 с фильтром, дифференциатора 16 и интегратора 17 (фиг.2). Датчик 11 момента выполнен в виде торсиометра индуктивного типа. Элементы 16 и 17 могут иметь любое известное выполнение и выполнены , например, на операционных усилителях. Дополнительный регулятор 13 возбуждения может быть выполнен, например, в виде известного тиристорного преобразователя типа КТУ-230/50 PP. Ветроэлектрическая установка работает следующим образом. При медленном измерении скорости ветра в тракте регулирования ВЭУ задействованы только элементы 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 (фиг. 1). В этом случае осуществляется регулирование тока возбуждения в обмотке 10 возбуждения синхронного генератора, расположенной по продольной оси, посредством регулятора 9 возбуждения в зависимости от величины коэффициента мощности самого генератора и величины напряжения энергосистемы 3. При превьш1ении скорости ветра определенной величины мощности, выдаваемая генератором в сеть, превьппает номинальнзто мощность генератора, в этом случае сигнал от датчика 5 мощности генератора воздействует на регулятор 6 шага винта, которьй поворотом регулируемой части лопастей, понижает мощность ветродвигателя,., тем самым осуществляется регулирование на постоянство выходной мощности генератора ВЭУ. При медленном изменении скорости ветра нет флуктуационной составляющей момента на валу ветродвигателя, сигнал на вькоде узла 12 вьщеления переменной составляющей момента отсутствует, а следовательно, и ток в дополнительной обмотке возбуждения 14 равен нулю. При резких порывах ветра в кривой момента на валу ВЭУ появляется фпуктуационная составляющая. В этом случае сигнал на выходе датчика 11 момента и(фиг. 3) представляет собой переменное напряжение (с частотой, зависящей от частоты напряжения источника питания торсиометра индуктивного типа), которое в соответствии с колебаниями момента модулируется по амплитуде флуктуационной составляющей, пропорциональной величине появившейся 3 флуктуационной составляющей. Этот си нал, поступая на вход выпрямителя 1 с фильтром, выпрямляется и фильтруется. Сигнал Цф на выходе выпрямителя 15 (фиг. 36) совпадает по фазе с флуктуационной составляющей. Далее этот сигнал поступает на вход дифференциатора 16, выходной сигнал которого и. (фиг. Зв) опережает на 90 эл.град. сигнал Цф и не содержит постоянной составляющей. С выхода дифференциатора 16 сигнал U подается на вход интегратора 17, на выходе которого получается сигнал Up 7А (фиг. Зг). Этот сигнал отстает на 90 эл. град, от U . Таким образом, на выходе 17 получается сигнал, пропорциональный только флуктуационной составляющей момента, который и подается на измерительный вход дополнительного регулятора 13 возбуждения, включенного на дополнительную обмотку 14 возбуждения. При этом напряжение на зажимах дополнительной обмотки возбуждения регулируется, обеспечивая сохранение постоянства электромагнитного момента генератора, а следовательно, и повышение качества вьздаваемой ВЭУ в энергосистему электроэнергии.

1. ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая ветродвигатель, механически связанный с ним синхронный генератор, якорные обмотки которого включены параллельно с электрической системой большой мощности, а обмотка возбуждения синхронного генератора, расположенная по прЬдольной оси, соединена с выходом регулятора тока возбуждения, на один из измерительных входов которого подключен выход датчика напряжения электрической системы, а на другой - измерительный вход-выход датчика коэффициента мощности генератора, регулятор шага винта ветродвигателя, на вход управления которого подключен выход датчика мсмцности генератора, отличающаяся тем, что, с целью повыщения качества вьщаваемой установкой в электрическую систему электроэнергии, нн индукторе генератора размещена дополнительная обмотка возбуждения, расположенная под углом 90 эл. град, по отношению к первой обмотке возбуждения, соединенная с выходом дополнительного сл регулятора тока возбулщения, введен датчик момента и узел вьщеления переменной составлякяцей момента, причем датчик момента установлен на вэлу электродвигателя, выход датчика момента подключен к входу узла вьщеления переменной составляющей Од момента, выход которого соединен с со измерительным входом дополнительно1 го регулятора тока возбуждения. СП 2. Установка по п. 1, 6 т л чающаяся тем, что датчик момента выполнен в вдде торсиометра индзтстивного типа, а узел вьц еления переменной составляющей момента состоит из последовательно соединенных выпрямителя- с фильтром, дифференциатора и интегратора..

Фиг,/

«М (xS

v

)

lf

S)

r

.J