Регулятор мощности генератора ветроэлектрического агрегата Советский патент 1981 года по МПК H02P9/04 H02P9/14 

(54) РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ГЕНЕРАТОРА ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

1

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования мощности синхронных генераторов по заданному закону -от частоты и может быть использовано в ветроэлектрических агрегатах, предназначенных для автономного электроснабжения различных потребителей.

Известен регулятор мощности генератора ветроэлектрического агрегата, содержащий систему компаундирования, связанную с выпрямителем в . цепи обмотки возбуждения и корректор напряжения генератора. Корректор состоит при этом из исполнительного органа, выполненного на тиристорах, регенеративного компаратора напряжений, выполненного на транзисторах, и измерительного органа, выполненного в виде стабилизирующей ячейки на стабилитроне и интегрирующей КС-цепочки 1.

Посредством такого регулятора становится возможным осуществлять автоматическое регулирование напря- жения генератора пропорционально частоте в некоторой степени. Причем, показатель степени может быть задан в пределах от 1 до 2. При та-. ком регулировании напряжения генераАГРЕГАТА

тора и подключенной к нему нагрузке определенного вида и характера обеспечивается саморегулирование активной мощности нагрузки генератора пропорционально кубу частоты, что позволяет в итоге более рационально агрегатировать ветроколесо с нагрузкой

Однако известный регулятор обла10дает существенными недостаткш и. К ним относятся обусловленность видом и характером нагрузки,- при которой может быть получен эффект саморегу-. лирования активной мощности, нагрузки генератора пропорционально кубу частоты; необходимость перенастройки системы регулирования напряжения генератора по частоте при изменении вида- и характера подключаемой на20грузки; неудовлетворительное агрегатирование ветроколеса с нагрузкой из-за НИЗКОЙ точности саморегулирования активной мощности нагрузки генератора пропорционально кубу часто25ты; а также значительное недоиспользование мощности ветроэлектрического агрегата при подключенной нагрузке генератора меньше номинальной и работе агрегата с переменной скоростью

30 зращения ветроколеса.

Недостатки регулятора обусловлены отсутствием в нем устройства, осуществляющего прямой контроль и принудительное регулирование активной мощности нагрузки генератора при его работе с переменной ,частотой.

Цель изобретения - повышение эффективности использования ветроэлектрического агрегата путем обеспечения цвинудительного регулирования мощ. ности нагрузки генератора пропорционально кубу частоты.

Поставленная цель достигается тем что в регуляторе мощности генератора ветроэлектрического агрегата, содержащего систему компаундирования, , связанную с выпрямителем в цепи обмотки возбуждения и корректор, состоящий из последовательно соединенных измерительного органа, выполненного в виде стабилизирующей ячейки и интегрирующей ВС-цепочки, регенеративного компаратора напряжений и исполнительного органа на тиристорах подключенного к выпрямителю в цепи - обмотки возбуждения, измерительный орган регулятора мощности генератора ветроэлектрического агрегата снабжен трансформатором тока в цепи статорной обмотки генератора, тройной интегрирующей цепочкой, подключенной к статорной обмотке электромагнитом и датчиком ЭДС. Холла, помещенным в воздушный зазор между полюсами электромагнита, причем вторичная обмотка трансформатора тока и выход тройной цепочки присоединены соответственно к намагничивающей обмотке электромагнита и к токовым выводам датчика Холла, а вьшоды ЭДС этого датчика подключены к входу компаратора напряжений.

На чертеже изображена принципиальная электросхема предлагаемого регулятора мощности генератора ветроэлектрического агрегата.

Регулятор включает в себя синхройный генератор 1 ветроэлектрического агрегата, статорную обмотку 2 и обмотку 3 возбуждения генератора, трансформатор 4 тока, выпрямитель. 5, систему б, компаундирования, тройную интегрирующую КС-цепочку 1, стабилизатор 8 напряжения, электромагнит 9, тиристор 10, трансформатор 11 напряжения, одинарную интегрирующую RC-цепочку 12, ..стабилизирующую ячейку 13, датчик 14 ЭДС Холла, токовые выводы 15,,и 16 датчика Холла, выводы 17 и 18 ЭДС датчика Холла, регенеративны и компаратор 19 напряй ений.

Синхронный генератор 1, имеющий статорную обмотку 2 и обмотку 3 Bos.-f буждения, приводится, во вращение ветроколесом. Обмотка возбуждения 3 генератора подключена через выпрями тель 5 к системе 6-компаундирован11Я,

В цепи статорной обмотки 2 гене|ратора 1 установлен трансформатор 4

гока, вторичная обмотка которого присоединена к намагничивакнцей обмотке электромагнита 9. Намагничивающая обмотка конструктивно размещается на полюсах электромагнита 9, В воздушном зазоре между пoлюсами электромагнита помещается датчик 14 ЭДС Холла . Токовые вьшоды 15 и 16 датчика Холла подключены к выходу тройной интегрирующей цепочки 7. На вход этой цепочки подается напряжение фазы генератора 1, в которой установлен трансформатор тока 4.

Трансформаторный выход регенерати вного компаратора 19 напряжений присоединен к управлягацему электроду и катоду тиристора 10. Сам тиристор подключен параллельно выходу системы 6 компаундирования. На вход компаратора 19 напряжений подаются напряжения с выхода одинарной интегрирующей RC-цепочки 12, с выводов

17и 18 ЭДС датчика Холла и с выхода стабилизирующей ячейки 13.

Одинарная интегрирующая RC-цепочка 12 присоединена к статорной обмотке 2 генератора 1 через согласующий трансформатор 11 .напряжения.

Электропитание компаратора 19 напряжения и стабилизируквдей ячейки 13 осуществляется постоянным током от стабилизатора 8 напряжения.

При работе ветроэлектрического агрегата с переменной скоростью вращения приводимый ветроколесом агрегата генератор 1 вращается с переменной частотой. При этом напряжение на выходе тройной интегрирующей RC-цепочки 7 изменяется пропорционально отношению фазового напряжения генератора 1 к его частоте в кубе. Так как напряжение с выхода цепочки 7 подведено к токовым выводам 15 и 16 датчика 14 ЭДС Холла, а к обмотке электромагнита 9 подведен фазный ток нагрузки генератора 1, измеряемый трансформатором 4 тока, то получаемое напряжение на выводах 17 и 18 ЭДС Холла изменяется в этом случае пропорционально отношению активной фаЭной мощности нагрузки генератора к частоте в кубе. Вы кодное напряжение датчика 14 ЭДС Холла с его выводов 17 и 18 ЭДС подается на вход компаратора 19 и сравнивается последним; с опорным напряжением на выходе стабилизирующей ячейки-13. При рассогласовании этих напряжений компа.ратор 19 воздействует на систему 6 компаундирования через тиристор 10 так, что выходное напряжение на выводах 17 и

18ЭДС датчика Холла поддерживается постоянным при переменной частоте . генератора VI, а-активная мощность нагрузки генератора при этом регулируется пропорционально кубу частоты. Кроме того, при работе генератора 1 с переменной частотой, напряже ние на выходе одинарной интегрирующей RC-цепочки 12, пропорциональное отношению напряжения генератора к частоте, сравнивается посредством компаратора 19 с опорным напряжением на выходе стабилизирующей ячейки 13. При рассогласовании этих напряжений компаратор 19 воздействует через тиристор 10. на систему 6 компаундирования так., что напряжение на выходе одинарной RC-цепочки 12 поддерживается постоянным. Тем самым осуществляется регулирование напряжения генератора 1 пропорцио.нально частоте. Тогда, в зависимости от величи.ны мощности нагрузки, подключенной к генератору 1, имеют место следующие, режимы работы ветроэлектрическо го агрегата: а)при номинальной и близкой к номинальному значению мощности нагрузки генератора 1 последний загружается с высокой степенью точности активной мощностью, пропор- циональной кубу частоты, т. е. в этом случае ветроколесо загружается до максимальной величины мощнос1ти, которую он способен развить при данной скорости вращения; б)при подключенной мощности нагрузки значительно меньше номинальной , генератор 1 и ветроколесо нагружаются мощностью., равной активно мощности генератора, которую он может развить при регулируемом напряжении на выходе его статорной об мотки 2 пропорционально частоте; в)при холостом ходе генератора его напряжение рег;улируется пропорционально частоте; какого-либо упра ления мощностью нагрузки генератора 1 по частоте, в этом случае не производится. При использовании регулятора мощ ности генератора ветроэлектрическог агрегата устраняются отмеченные ранее недостатки известного регулятора того же назначения, что позволяет существенно улучшить агрегатирование ветроколеса с нагрузкой и повысить эффективность применения агрегата в народном хозяйстве. Формула изобретения Регулятор мощности генератора ветроэлектрического агрегата, содерг жащий систему компаундирования, связанную свыпрямителем в цепи обмотки возбуждения и корректор, состоящий из- последовательно., соединенных измерительного органа, выполненного в виде стабилизирующей ячейки и интегрирующей RC-цепочки, регене- ративного компаратора напряжений и исполнительного органа на тиристорах подключенного к выпрямителю в цепи обмотки возбуждения, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности использования i ветроэлектрического агрегата путем обеспечения принудительного регулирования мощности нагрузки генератора пропорционально кубу частоты, измерительный орган снабжен трансформатором тока в цепи статорной обмотки генератора, тройной интегрирующей RC-цепочкой, подключенной к статорной обмотке, электромагнитом и датчиком ЭДС Холла, помещенным в воздушный зазор между полюсами электромагнита , причем вторичная обмотка трансформатора тока и выход тройной .RC-цепочки присоединены соответственно к намагничивающей об-, мотке электромагнита и к токовым выводам датчика Холла , а выводы ЭДС этого датчика подключены к входу компаратора напряжений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Доклады первой Всесоюзной научно-, технической конференции по возобновляемым источникам энергии. Вып. 2, М., Ветроэнергетика, 1972, с. 96-99.