Способ управления асинхронным вентильным ветрогенератором

 

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 покаэателей 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) Н 0 2 P 9/ 4 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A8TOPCHOVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3407908/24-07 (22) 19.03.82 (46) 07.03.84. Бюл. Ф 9 (72) П.A.Êóíöåâa÷, В.Д.Загоруйко, М.Л.Костырев, П.Ю.Грачев,Ю.К.Копцев и В.Н.Волгин (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В. Куйбышева и Научнопроизводственное объединение Ветро вн (53) 621.316.728.621.313.33(088.8) (56) 1. Патент США 9 34041368, кл. 322-28, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 896737. кл. H 02 P 9/42. 1979. (54)(57) 1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНXP0HHHM BEHTHJIbHbIM BETPO1 EHEPATOP0M с вентильным преобразователем частоты .в статорной,цепи, при котором измеряют регулируемый парайетр, срав- нивают его с заданным значением и формируют сигнал управления частотой переключения вентилей указанного преобразователя частоты, о т л и— ч"а ю шийся тем, что, с целью уменьше((ия установленной мощности и снижения массогабаритных показате лей асинхронной машины, контролируют сигнал управления частотой пере- ключения вентилей вентнльного преобразователя частоты, сравнивают его с уставной, определяемой насыцением ,.магнитной цепи генератора, н при достижении контролируемым сигналом величины, большей уставки, переключают фазы обмотки статора иэ схемы соединения треугольник в схему соеди. нения звезда, а прн снижении контро» Я лируемого сигнала до величины, меньшей уставки, переключают фазы обмот. ки статора асинхронного генератора

- as схемы соединения звезда в схему

:;соединения треугольник.

1078574

2.Способпоп.1,отличаюшийся тем, что измеряют напряжение на выходе асинхронного вентильИзобретение относится к получению и преобразованию электроэнергии, а именно„к способам управления асинхронными генераторами, работающими в составе ветроустановок. 5

Известны способы управления асинхронными генераторами с вентильными преобразователями в цепи статора, напряжение которых стабилизируют, регулируя частоту тока статора в,0 функции отклонения выходного напряжения от заданного. При указанном регулировании управляющим является сигнал, поступакщий на вход задающего генератора преобразователя регулируемой частоты P) .

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 ветрозлектрической установки иэ рабочего режима.

Наиболее близким к предлагаемому .является способ управления асинхрон" ным вентильным генератором, согласно 30 которому частоту тока статора регулируют воздействием на управляющий сигнал эадакщего генератора вентильного преобразователя регулируемой частоты в цепи статора асинхронной машины 35 в функции максимальной мощности, развиваемой ветроприводом. Прн этом для определения электрической мощнос- . ти 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 габариты асинхронной машины, так как ее номинальную частоту вращения приходится выбирать близкой к номинальной рабочей частоте вращения ветропривода, чтобы исключить резкое увеличение 50 намагничивающего тока вследствие насыцения магнитной цепи. Чтобы обес .лечить достаточную перегрузочную способность при максимальной рабочей частоте вращения вала, приходится 55 ного ветрогенератора и изменяют уставку пропорционально измеренному напряжению. 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 с вентильным преобразователем частоты в статорной цепи, при котором измеряют регулируемый параметр, сравнивают его с заданным значением и формируют сигнал управления частотой переключения вентилей укаэанного преобразователя частоты, контролируют сигнал управления частотой переключения вентилей указанного преобразователя частоты, сравнивают его с уставкой, определяемой насыщением магнитной цепи генератора, и при достижении контролируемым сигналом величины, большей уставки, переклю.чают фазы обмотки статора из схемы соединения треугольник в схему соединения звезда, а при снижении контролируемого сигнала до величины, меньшей уставки переключают фазы обмотки статора асинхронного генератора иэ схемы соединения звезда в схему сравнения треугольник.

Причем измеряют напряжение на выходе асинхронного вентильного ветрогенератора и изменяют уставку пропорционально измеренному напряжению.

На Фиг. 1 приведена блок-схема устройства, осуществляющего предлагаемый способ; на фиг. 2 — то же, вариантуна фиг. 3 — диаграмма, поясняквцая работу асинхронного вентиль. ного генератора.

Устройство содержит приводной ветродвигатель 1, который приводит во вращение вал асинхронной машины; асинхронную машину 2, являкщуюся генератороам электроэнергии; силовой переключатель 3, служащий для включения обмотки AN по схеме звезда или треугольник (он может быть выполнен на контактных или бесконтактных управляемых ключах); полупроводниковый (вентильный) преобразователь

4 регулируемой частоты, осуществляющий функцию регулирования частоты тока статора асинхронной машины; аккумуляторную батарею 5, задакиций

1078574 генератора 6, преобразующий входное напряжение (()з» qt ) в частоту переключения вентилей ПРЧ, устройство

7 регулирования мощности AN (УРМ), которое осуществляет регулирование частоты тока статора асинхронной машины 2 в функции максимальной мощности ветропривода; датчик 8 напряжения, с помощью которого получают напряжение уставки, пропорциональное выходному напряжению ветрогенератора, 10 устройство 9 сравнения, переключающее устройство 10, Формирующее сигнал управления силового переключатЕля (может быть выполнено, например,в виде поляризованного реле или 15 на базе операционного усилителя).

На фиг. 3 обозначено: I, = — — фаз% 1е wow ный ток статора асинхронной машины и относительных единицахдл,= — часто.

И) НОМ та тока статора н относительных еди- тл ,ницах;(й„, — частота тока статора, при котброй происходит переключение обмотки статора асинхронной машины иэ схемы соединения треугольник в схему соединения звезда при выход,ном напряжении (()pp ), равном номинальному (U> z);Q„< — частота тока статора, при которой происходит укаsaaaoe neper

+ НоМ

/ обмотки статора асинхронной машины в треугольник, Y — кривые1,=f(u<) при включении обмотки статора асинхронной машины в звезду.

Управление асинхронным вентильным ветрогенератором происходит следующим образом.

При номинальном напряжении выхода генератора при снижении частоты вращения вала вниз от номинальной происходит снижение максимальной мощ- 40 ности ветропривода, снижение. частоты тока статора и скольжения асинхронной машины 2 так, что активная мощность, вырабатываемая генератором, не превышает максимальной мощности 45 ветропривода. Активный ток статора генератора 2 уменьшается, что вначале (при частотах, незначительно меньших номинальной приводит к уменьшению и фаэного тока статора (фиг.3) .

При дальнейшем снижении частоты ток статора начинает резко возрастать из-за насыцения магнитной цепи машины. В точке 1Х (фиг.3) входное напряжение задающего генератора 6 превысит 5 напряжение, поступающее, например, 55 с датчика 8 напряжения (фиг.2), и выходной сигнал устройства 9 сравне.ния сменит знак. Это приведет к тому, 1 что перрключающее устройство 10 дает 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 иээа насыщения магнитной цепи в таком режиме йгоисходит при уменьшении частоты тока, так как велнчина пото Ь определяется отношениемЦ /у,. Переключение обмотки статора асинхронной машины из треугольника в .звезду

-при Ц 0,9 М„произойдет (фиг. 3), также при меньшей частоте, так как изменение полярности сигнала на выходе устройства 9 сравнения будет

Ф наблюдаться приь „< = О, 9еса„

Таким образом, переключение обмотки асинхронной машины 43 тре угольника в звезду происходит при приблизительно одинаковом насыщении магнитной цепи асинхронной машины, так как при предлагаемом способе управления отношение Uq((d< в момент

l переключения постоянно.

Переключение обмотки статора асинхронной машины из звезды в треугольник может производиться при частотах, несколько больших чему я, au„,, т. е. в момент, когда входное

% напряжение задают его генератора 6 превышает напряжение 55 «=9 (, <, пров 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 беэ перегрузок по току асинхронной машины снизить частоту тока статора асинхронной машины и, соответственно, рабочую частоту вращения вала ветропривода до величины, приблизительно вдвое менвшей 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 массогабаритные показатели и установленную мощность асинхронной машины, что приводит к удушевлению всей ветроустановки в целом и экономии матеюиалом.

1078574

ВНИИХИ, Sishs 981/50 . Тирам 667 Подписное . ювм4» ем филиал ШЮ Педиатр", r. Укгород, ул. Проектная,4