Устройство для моделирования моментных характеристик ветродвигателя

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МОМЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕТРОДВИГАТЕЛЯ , содержащее модель ветродвигателя , выполненную в виде двигателя постоянного тока, вал которого кинематически связан с выходом устройства , регулятор напряжения, выход которого соединен с одним выводом якорной обмотки двигателя постоянного тока, и датчик нагрузки, вход которого соединен с другим выводом якорной обмотки двигателя постоянного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно дополнительно содержит датчик скорости ветра и усилитель с управляемым Коэффициентом усиления, причем выход датчика скорости ветра подключен к управляющим входам регулятора (Л напряжения и усилителя с управляемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу регулятоS С ра напряжения, а вход подключен к выходу датчика нагрузки.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ Ю 1%

РЕСПУБЛИК ае агг зсю G 06 С 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMV СЮЩЕтВЪСтви (21) 3593795/18-24 (22) 12.05.83 (46) 15.11.84. Бюл. Ф 42.(72) P.È.Ìóñòàôàåâ, Ю.N.Êóðäþêoâ, Б.А.Листенгартен и В.Г.Ледаков (71) Азербайджанский научно-исследо вательский институт энергетики им. И.Г.Есьмана (53) 681.3(088.8) (56) 1. Веников В.А, Применение теории подобия и физического моделирования в электротехнике. Госэнергоиздат, М.-Л., 1949, с. 135,"

2. Ч.I. John, 5 .Sones. "Avariable

speed constant frequency (ЧЯСР)

wind generator for powe applications" ° Can. Commak and Powe Conf °

Nontreal 1978, New York, В 7, р. 382-385, Fig.1 (прототип), (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МОМЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее модель ветродвигателя, выполненную в виде двига- теля постоянного тока, вал которого кинематически связан с выходом устройства, регулятор напряжения, выход которого соединен с одним выводом якорной обмотки двигателя постоянного тока, и датчик нагрузки,, вход которого соединен с другим выводом якорной обмотки двигателя постоянного тока, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повьппения точности моделирования, оно дополнительно содержит датчик скорости ветра и усилитель с управляемым коэффициентом усиления, причем вы. ход датчика скорости ветра подключен к управляющим входам регулятора напряжения и усилителя с управляемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу регулятора напряжения, а вход подключен к выходу датчика нагрузки.

1124339

Изобретение относится к моделирующим устройствам и может найти применение при моделировании и исследовании режимов работы ветроэлектрических, станций крупных мощностей.

Известно устройство для моделирования вращающего момента первичных двигателей, которое может быть применено для моделирования вращающего 10 момента ветродвигателя, состоящее из двухмашинного агрегата — двигате, ля постоянного тока с шунтовым воз- буждением и сериесного генератора, работающего как зависящее от скорос- 13 ти вращения отрицательное сопротивление „1 .

Это устройство позволяет получать определенные зависимости вращающего момента в функции частоты вра- 20 щения.

Недостатками такого устройства являются необходимость в наличии нескольких электрических машин и низкая точность моделирования при 25 применении его для моделирования выходных параметров ветродвигателя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для моделирования вращаю- З0 щего момента, ветродвигателя, состоящее из компаундного двигателя посто янного тока, т.е. двигателя со смешанным возбуждением, сериесная обмотка которого включена согласно с шунтовой обмоткой этого двигателя(2), .Известные устройства не моделирунл с достаточной точностью реальных моментных характеристик ветродвигателя в диапазоне соответствующего изменения скоростей ветра, что приводит к появлению погрешности.

Цель изобретения - повьппение точности. моделирования.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее модель .ветродвигателя, выполненную в виде двигателя постоянного тока, вал которого кинематически связан с выходом устройства, регулятор напряже- 50 ния, выход которого соединен с одним выводом якорной обмотки двигателя постоянного тока, и датчик нагрузки, вход которого соединен с другим выводом якорной обмотки двигателя постоянного тока, введены датчик скороети ветра и усилитель с управляемым коэффициентом усиления, при-, чем выход датчика скорости ветра подключен к управляющим входам регулятора напряжения и усилителя с управляемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу ре. гулятора напряжения, а вход подключен к выходу датчика нагрузки.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — семейство моментных характеристик.

Устройство содержит датчик 1 скорости ветра, регулятор 2 напряжения, 1 двигатель 3 постоянного тока, усилитель 4 с управляемым коэффициентой усиления, выход датника нагрузки 5 соединен со входом усилителя 4, который подключен к регулятору 2 напряжения.

Семейство моментных характеристик определяется соотношением . I в КК 0= u) — — iN =Я -К М

Мв 00 V в 00 в

Во в где . Чв0 — предельное значение скорости ветра, при котором еще не вступает в действие регулятор шага лопасти, т.е. расчетная скорость ветра;

Мв .— момент ветродвигателя; щ 0 — частота вращения холостого хода;

ul,V — текущие значения час= тоты вращения ветродвигателя и скорости ветра.

Величина угловой частоты вращения холостого хода Я. находится в прямой пропорции от текущей скорости ветра

1/В, а угол наклона К этих характеристик изменяется обратно пропорционально текущей скорости ветра.

В предлагаемом устройстве изменение угла наклона характеристик в зависимости от скорости ветра учитывается введением усилителя с управляемым коэффициен.ом усиления и датчика скорости ветра °

Устройство работает следующим образом.

При предельной скорости ветра

V8=× (фиг.2) напряжение с выхода датчйка 1 скорости ветра подается на вход регулятора 2 напряжения, устанавливая при этом соответствующее напряжение на якорной обмотке дви из "а

Фиа.2

<о- 8

ЗНИИПИ Заказ 8284/40 Тираж 698: Подписное

Филиал ППП "Патент" ° з .Ужгород, ул.Проектная, 4

3 1124 гателя 3 постоянного тока с независимым возбуждением (при постоянном потоке возбуждения), если при этом

)двигатель не нагружен, то устанавливается частота вращения холостого ходами Н,По мере увеличения нагруз 3 66 ки двигателя появляется. сигнал на выходе датчика нагрузки 5(двигателя). который, осуществляя отрицательную обратную связь, подается на вход 1О усилителя 4. С выхода усилителя 4 с коэффициентом усиления, соответствующим скорости ветра Н, сигнал подается на вход регулятора 2 напряжения. Коэффициент усиления усилителя 4 устанавливается сигналом, по-. ступающим на его управляющий вход от датчика 1 скорости ветра.

При скоростях ветра Чв (Нц соотво ветственно уменьшаются сигналы на выходе датчика 1, в связи с чем снижается .начальное напряжение регуля Ъ

339 4 тора напряжения (что соответствует снижению частоты вращения холостого хода двигателя) и соответственно скоростям ветра увеличивается коэффициент усиления усилителя 4, что приводит к увеличению угла наклона механических характеристик двигателя постоянного тока (фиг.2, пунктирные линии) .

Таким образом, выходные параметры устройства (вращающий момент и частота вращения двигателя постоянного тока) являются аналогами выходных параметров (момента и частоты вращения) ветродвигателя.

Точное моделирование моментных характеристик ветродвигателя, которое дает предложенная модель, позволяет наиболее полно и достоверно исследовать различные режимы работы ветроэлектрических станций с различными электрическими генераторами.