Ветроэлектрическая установка с инерционным аккумулятором энергии Советский патент 1982 года по МПК H02P9/42 H02J9/06 

Изобретение относится к энергетике, в частности к ветроэлектрическим установкам с аккумуляторами энергии. Известны ветроэлектрические установки (ВЭУ) с инерционным аккумулято ром, расположенным .на одном валу с электрическим генератором, соединен ным с валом ветропривода через муфту свободного хода 1 J. Недостатками известной установки является увеличение массы оборудова ния, установленного на башне ВЭУ, не обходимость в муфте свободного хода и увеличение скорости ветра, при котором начинает работу ВЭУ. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является ВЭУ с инерционным аккумулятором энергии, расположенным на валу электрического генератора, снабженного блоком во буждения и регулирования. Вал ветроколеса в указанной ВЭУ через редуктор с вертикальным еалом и муфту сво бодного хода присоединен к дополнительному редуктору, на выходном валу которого расположены указанный rei.epaтор и инерционный аккумулятор 2 J. Такое выполнение ВЭУ позволяет снизить массу оборудования, установленного на башне, и повысить запасаемую энергию инерционного аккумулятора за счет увеличения его часто ты вращения с помощью дополнительного редуктора. Однако данное решение значительно усложняет ВЭУ и увеличивает ее стоимость, а также снижает. КПД и увеличивает скорость ветра, при которой начинает работать ВЭУ. Цель изобретения - упрощение ВЭУ, повышение КПД. Для достижения указанной цели ВЭУ с инерционным аккумулятором энергии, содержащая ветроколесо , выходной вал которого соединен с валом генератора переменного тока, к которому подключен блок возбуждения и ре гулирования, снабжена -дополнитель39ной асинхронной электрической маши-, ной,генератор переменного тока выполнен в виде асинхронной машины с короткозамкнутым ротором, а вал дополнительной асинхронной машины соединен с валом инерционного аккумулятора энергии. Кроме того, с целью расширения функциональных возможностей ветроэлектрическая установка снабжена бло ком сравнения, задающим блоком, датчиком частоты и переключающим блоком, который включен последовательно с обмотками статора дополнительной асинхронной машины, к управляюще 1му входу этого блока подключен блок сравнения, вход которого соединен с выходом задающего блока и датчика частоты. На чертеже представлена блок-схема предлагаемой ВЭУ. Схема включает ветроколесо 1, вал которого соединен с валом асинх ронной машины (генератора) 2 с корот козамкнутым ротором, дополнительную асинхронную машину 3, к валу которой присоединен инерционный аккумулятор k в виде маховика, блок возбуждения и регулирования 5 соединенный со статором асинхронного генератора 2, переключающий блок 6, включeн8 ый пос ледовательно собмотками статора асинхронной машины 3, управляющий вход которого соединен с блоком срав нения 7, на вход которого подключен задающий блок 8 и датчик частоты тока 9 асинхронной машины 2. Блок во буждения выполняет функции источника реактивной мощности для асинхронных машин, силового регулятора напряжения ВЭУ и преобразователя частоты. При выполнении его по схеме автономного инвертора напряжения с частотным управлением ВЭУ вырабатывает ста билизированное напряжение переменной частоты на клеммах 10-12 и стабилизированное напряжение постоянного тока на клеммах 12 и 14. Блок возбуждения и регулирования 5 может быт также выполнен в виде вентильных пре образователей частоты с однофазным или трехфазным выходом. Напряжение стабильной частоты в этом случае сни мается с клемм . Переключающий блок 6 может быть выполнен как контактным, так и бесконтактным - на вентилях. Датчик частоты 9, блок сравнения 7 и задающий блок 8 могут быть выполнены по известным схемам. 4 Предложенное ВЭУ работает следующим образом. При достижении скорости ветра и, соответственно, частоты вращения ветроколеса рабочей величины блок 5 возбуждает асинхронную машину 2. При этом переключающий блок 6 отключен. При достижении частоты тока асинхронной машины установки, вырабатываемой задающим блоком 8, сигнал, поступающий с блока сравнения 7, включает блок 6 и асинхронная машина 3 раскручивает маховик . В случае возможности раскрутки маховика 4 от дополнительного, например, теплового двигателя, переключающий блок 6 может быть исключен и обмотка статора асинхронной машины 3 подключена непосредственно к обмотке статора асинхронной машины 2. При значительных скоростях ветра мощность, вырабатываемая асинхронной машиной 2, поступает как в нагрузку, так и расходуется на заряд инерционного аккумулятора 4. Асинхронная машина 3 работает в двигательном режиме. При снижении скорости ветра частота вращения ротора асинхронной машины 2 уменьшается, и соответственно уменьшается вырабатываемая ею электрическая мощность. Если этой мощности недостаточно для подключенных к ВЭУ потребителей, то блок возбуждения и регулирования 5 изменяет частоту .напряжения на клеммах 10-12 таким образом, что асинхронная машина 3 переходит в генераторный режим и осуществляет преобразование механической энергии инерционного аккумулятора А в электрическую. Напряжение на нагрузке можно таким образом поддержать постоянным в широком диапазоне-изменения скоростей ветра. Выбор асинхронной машины 3 с минимальным числом полюсов позволяет без применения редуктора значительно повысить частоту вращения инерционного аккумулятора и тем самым запас его энергии. Таким образом, отсутствие дополнительного редуктора и муфты свободного хода упрощает предлагаемую установку, позволяет увеличить КПД и снизить стоимость всей ВЭУ. Преимущедтвом предлагаемой ВЭУ является тйкже расширение функциональных возможностей путем снижения скорости ветра, при которой она вступает в

работу, так как на валу ветропривода нет дополнительных инерционных масс.

Формула изобретения

1. Ветроэлектрическая установка с (Инерционным аккумулятором энергии, содержащая ветроколесо, выходной вал которого соединен с валом генератора переменного тока, к которому подключен блок возбуждения и регулирования, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и повышения КПД, она снабжена дополнительной асинхронной электрической машиной, генератор переменного тока выполнен в виде асинхронной машины с короткозамкнутым ротором, а вал дополнительной асинхронной ма516266

шины соединен с валом инерционного аккумулятора энергии.

2. Установка по п. 1 , о т л ичающаяся тем, что, с целью

5 расширения функциональных возможностей она снабжена блоком сравнения, задающим блоком, датчиком частоты и переключающим блоком, который включен последовательно с обмотками статора дополнительной асинхронной машины, к управляющему входу этого блока подключен блок сравнения, вход которого соединен с выходами задающего блока и датчика частоты.

15 Источники информации,

принятые во внимание .при экспертизе

1,Шефтер Л. И. Использование энер гии ветра. 1975, с. 131-133.

2.Заявка ФРГ № 2.722.990, 20 кл. F 03 О 9/02, 1977.