Ветроэлектрический агрегат, способ управления ветроэлектрическим агрегатом и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК F03D7/00 

4

со

1ЧЭ

о

00

щения ротора ОЭМ, связанного с валом ветродвигателя Дарье при помощи ротора ВЭМ, Вал 1 ветродвигателя связан с ротором 2 ОЭМ 3 при помопщ ротора 7 ВЭМ 6. Обмотка i статора, связанная с системой 5 управления ВЭМ, выполнена в виде дугостаторного асинхронного двигателя, ротор 7 которого выполнен в виде закрепленного на валу ветродвигателя зубчатого колеса 9 с размещенной на нем коротко- замкнутой обоймой. Ротор 2 снабжен шестерней 10, контактирующей с колесом. При запуске агрегата измеряют скорость ветра, пропорционально ей формируют электрический сигнал и сравнивают его с пороговым значением При достижении последнего подключают обмотки ОЭМк внешнему источнику. Из- меряют частоту вращения ротора ОЭМ, формируют электрический сигнал,сравнивают его с опорным значениемjопределяют величину рассогласований и согласно величине и знаку последней создают соответствующий электромагнитный момент ВЭМ. Система управления содержит регулятор 11 возбуждения, подключенный коммутатором 12

к внешнему источнику 13 и к обмотке, цепь измерителя 14 частоты вращения, связанную с регулятором, взаимодей- ствующим с ротором 2, и электрическую цепь датчика 15 скорости ветра. Цепь измерителя включает дискриминатор 18, подключенный к входу вентиля 17, элемент 19 сравнения и реверсирующее устр-во 20. Электрическая цепь датчика включает пороговый элемент 16, вентиль 17, коммутатор 12. Регулятор включает конденсатную батарею 21, измерительный элемент 22, компаратор 23, элемент 24 временной задержки, элемент 25 совпадения, нуль-орган 26 и переключатель 27.Регулирование частоты вращения ветродвигателя осуществляется созданием тормозного электромагнитного момента дугостаторным асинхронным двигателем. Это происходит тогда, когда выходной сигнал дискриминатора превышает вершину опорного сигнала, поступающего на вход элемента 19. При этом элемент 19 формирует сигнал, обеспечивающий переключение чередования фаз напряжения-двигателя на обратное. 3 с. и 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике и позволяет повысить надежность работы агрегата путем облегчения его запуска и останова, точность поддержания частоты вращения вала ветродвигателя Дарье, связанного при помощи ротора вспомогательной электрической машины (ВЭМ) с ротором основной электрической машины (ОЭМ) агрегата, и стабильность поддержания требуемой частоты вращения ротора ОЭМ, связанного с валом ветродвигателя Дарье при помощи ротора ВЭМ. Вал 1 ветродвигателя связан с ротором 2 ОЭМ 3 при помощи ротора 7 ВЭМ 6. Обмотка 4 статора, связанная с системой 5 управления ВЭМ, выполнена в виде дугостаторного асинхронного двигателя, ротор 7 которого выполнен в виде закрепленного на валу ветродвигателя зубчатого колеса 9 с размещенной на нем короткозамкнутой обоймой. Ротор 2 снабжен шестерней 10, контактирующей с колесом. При запуске агрегата измеряют скорость ветра, пропорционально ей формируют электрический сигнал и сравнивают его с пороговым значением. При достижении последнего подключают обмотки ОЭМ к внешнему источнику. Измеряют частоту вращения ротора ОЭМ, формируют электрический сигнал, сравнивают его с опорным значением, определяют величину рассогласования и согласно величине и знаку последней создают соответствующий электромагнитный момент ВЭМ. Система управления содержит регулятор 11 возбуждения, подключенный коммутатором 12 к внешнему источнику 13 и к обмотке, цепь измерителя 14 частоты вращения, связанную с регулятором, взаимодействующим с ротором 2, и электрическую цепь датчика 15 скорости ветра. Цепь измерителя включает дискриминатор 18, подключенный к входу вентиля 17, элемент 19 сравнения и реверсирующее устройство 20. Электрическая цепь датчика включает пороговый элемент 16, вентиль 17, коммутатор 12. Регулятор включает конденсатную батарею 21, измерительный элемент 22, компаратор 23, элемент 24 временной задержки, элемент 25 совпадения, нуль-орган 26 и переключатель 27. Регулирование частоты вращения ветродвигателя осуществляется созданием тормозного электромагнитного момента дугостаторным асинхронным двигателем. Это происходит тогда, когда выходной сигнал дискриминатора превышает вершину опорного сигнала, поступающего на вход элемента 19. При этом элемент 19 формирует сигнал, обеспечивающий переключение чередования фаз напряжения двигателя на обратное. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветроэлектрических агрегатов с ветродвигателями Дарье, а также способа управления и устройства для управления этими агрегатами.

Цель изобретения - повышение надежности работы путем облегчения запуска и останова агрегата, повышений точности поддержания частоты вращения вала ветродвигателя Дарье, связанного при помощи ротора вспомогательной электрической машины с ротором основной электрической машины агрегата, и повышение стабильности поддержания требуемой частоты вращения ротора основной электрической машины, связанного с валом ветродвигателя Дарье при помощи ротора вспомогательной электрической машины.

На чертеже схематически представлен ветроэлектрический агрегат и его система управления.

Ветроэлектрический агрегат содер- жит ветродвигатель Дарье, вал 1 которого связан с ротором 2 основной электрической машины 3, с обмоткой 4 статора которой электрически соединена система 5 управления. Агрегат также содержит вспомогательную электрическую машину 6, имеющую ротор 7 и обмотки 8 статора, электрически связанные с системой 5 управления. Вал 1 ветродвигателя связан с ротором 2 основной электрической машины 3 .при помощи ротора 7 вспомогатель- ной электрической машины 6.

Вспомогательная электрическая машина 6 выполнена в виде дугостаторного асинхронного двигателя. Ротор 7 дугостаторного асинхронного двигателя выполнен в виде закрепленного на валу 1 ветродвигателя зубчйтого колеса 9 с размещенной на нем корот- козамкнутой обмоткой, а ротор 2 основной электрической машины 3 снабжен шестерней 10, контактирующей с колесом 9.I

Система 5 управления ветроэлектрического агрегата содержит регулятор 11 возбуждения, подключенный

при помощи коммутатора 12 к внешнему источнику 13 и подсоединенный к статорной обмотке 4, связанную с регулятором 11 электрическую цепь измерителя 14 частоты вращения, взаимодействующего с ротором 2 основно электрической машины 3, и электрическую цепь датчика 15 скорости ветра, соединенную с коммутатором 12. Электрическую цепь датчика 15 скорости ветра включает последовательн подключенные к нему пороговый элемент 16 и подключенный к последнему своим основным входом вентиль 17 несовпадения, подсоединенный к коммутатору 12. Цепь измерителя 14 частоты вращения включает электрически связанный с измерителем 14 частотный дискриминатор 18, подключенный к запрещающему входу вентиля 17, соединенный с дискриминатором 18 элемент 19 сравнения и связанное с выходом последнего реверсирующее устройство 20, подключенное к регулятору 11 возбуждения и обмоткам 8 вспомогательной электрической машины 6.

Регулятор 11 возбуждения включает подключенные к обмотке 4 основно электрической машины 3 конденсаторную батарею 21, измерительный элемент 22, соединенный с последним импульсный компаратор 23, связанный с его входом элемент 24 временной задержки, подключенный к нему одним своим входом элемент 25 совпадения, подсоединенньм к другому входу последнего нуль-орган 26, электрически связанный с обмотками В вспомогательной электрической машины 6, и переключатель 27, соединенный с выходом элемента 25 совпадения,, реверсирующим устройством 20 и обмоткой 4 основной электрической машины 3 :агрегата. С обмоткой 4 при помощи контактора 28 связана нагрузка 29.

Способ управления ветроэлектрическим агрегатом состоит в том, что при запуске агрегата измеряют скорость ветра датчиком 15, пропорционально ей формируют электрический сигнал и сравнивают его при помощи элемента 16 с пороговым значением. При достижении последнего подключаю обмотки 4 основной электрической машины 3 агрегата к внешнему источник 13 с помощью коммутатора 12. После этого измеряют частоту вращения ро

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тора 2 основной электрической машины 3 при помощи измерителя 14, формируют электрический сигнал пропорционально частоте вращения и согласно последней изменяют с помощью регулятора 11 величину электромагнитного момента основной электрической машины 3. По достижении ею самовозбуждения отключают внешний источник 13 и включают контактором 28 нагрузку 29. Сигнал, пропорциональный частоте вращения, сравнивают в элементе 19 с опорным значением, определяют величину рассогласования и согласно величине и знаку последней создают соответствующий электромагнитный момент вспомогательной электрической машины 6.

Запуск агрегата в работу осуществляется при превышении скорости ветра, соответствующей нижней границе рабочего диапазона. При этом пороговый элемент 16 формирует сигнал, поступающий на вход вентиля 17 несовпадения, на запрещающем входе которого сигнал отсутствует. Поэтому вентиль 17 формирует сигнал, обеспечивающий срабатывание коммутатора 12 и подключение источника 13 (централизованная сеть, инвертор, генератор теплового резерва) к обмоткам 4 машины 3. На роторе 2 машины 3 создается вращающий момент, раскручивающий вал 1 ветродвигателя Дарье. На выходе измерителя 14 формируется сигнал, величина и знак которого после обработки в дискриминаторе 18 зависит от частоты вращения ротора 2. Дискриминатор 18 предварительно настроен на смену знака выходного сигнала при частоте, выше номинальной.Смена знака выходного сигнала дискриминатора 18 вызывает подачу запрещающего сигнала на вход вентиля 17 и отключение коммутатором 12 источника 13.

Дальнейшее увеличение частоты вращения ветродвигателя происходит за счет ветра и сопровождается процессом самовозбуждения основной машины 3. Выходной сигнал измерительного элемента 22, пропорциональный напряжению мащины 3, сравнивается в .компараторе 23 с опорным сигналом. В момент сравнения этих сигналов компаратор 23 форьшрует импульсный выходной сигнал, запускающий элемент 24 временной задержки. Ллительность

714

задержки выбрана несколько меньше периода напряжения машины 3, соответствующего максимальной частоте диапазона. Нуль-орган 26 формирует импульсы в моменты времени, соответствующие моментам перехода напряжения на переключателе 27 через нулевое значение. Упранпяющие сигналы на срабатыванне переключателя 27 формируются в моменты совпадения сигналов элемента 24 и нуль-органа 26, что устраняет искажения, вызванные переходным процессом в обмотке дугоста- торного асинхронного двигателя.

Регулирование (ограничение) частоты вращения ветродвигателя осуществляется созданием тормозного электромагнитного момента дугостаторньм асинхронным двигателем. Это происходит тогда, когда выходной сигнал дискриминатора 18 превышает величину опорного сигнала, поступающего на вход элемента 19. При этом элемент 19 сравнения формирует сигнал,обеспечивающий переключение чередования фаз напряжения дугостаторного двигателя на обратное, встречное вращению его ротора 7. Если выходной сигнал дискриминатора 18 меньше опорного, то элемент 19 формирует сигнал на включение прямого чередования фаз и электрическая машина 6 работает в режиме генератора.

Формула изобретения

8

0

5

0

0

5

0

5

с размещенной на нем короткозамкну- той обмоткой, а ротор OCHOBHOVI электрической машины снабжен шестерней, контактирующей с колесом.

валом ветродвигателя Дарье при помощи ротора вспомогательной электрической машины, электрическая цепь датчика скорости ветра включает пост ледовательно подключенные к нему пороговый элемент и подключенный к к последнему своим основным входом вентиль несовпадения, подсоединенный к коммутатору, а цепь измерителя час тоты вращения включает электрически связанный с измерителем частотный дискриминатор, подключенный к запрещающему входу вентиля, соединенный с дискриминатором элемент сравнения и связанное с выходом последнего pe, версцрующее устройство, подключенное к регулятору возбуждения и обмоткам вспомогательной электрической машины.

6. Устройство по п.5, о т л и- чающееся тем, что регулятор возбуждения включает подключенные к обмотке основной электрической машины конденсаторную батарею, измерительный элемент, соединенный с последним импульсиый компаратор, связанный с его выходом элемент временной задержки, подключенный к нему одним своим входом элемент совпадения, подсоединенный к другому входу последнего нуль-орган, электрически связанный с обмотками вспомогательной электрической машины, и переключа- ; тель, соединенный с выходом элемента совпадения, реверсирующим устройством и обмоткой основной электрической машины агрегата.