Ветроэлектрическая установка

 

Изобретение относится к ветроэлектроэнергетике и может быть использовано при создании ветроэлектростанций и автоматизации режимов работы ветроэлектростанций, как автономных, так и работающих на общую электрическую сеть. Техническим результатом является повышение качества производимой электроэнергии. Ветроэлектрическая установка содержит зубчатую дифференциальную передачу, звенья которой механически соединены с валом ветродвигателя, валом генератора переменного тока и с регулируемой машиной постоянного тока соответственно. Якорь регулируемой машины постоянного тока электрически связан с якорем второй машины постоянного тока, механически соединенным с валом генератора переменного тока. Вторая машина постоянного тока имеет дополнительную обмотку возбуждения, соединенную с усилительным устройством. Вход последнего подключен к выходу регулятора, один из входов которого подключен к выходу формирователя скорости, а другой - к выходу сумматора. Вход формирователя скорости соединен с выходом датчика частоты вращения вала ветродвигателя, к второму входу сумматора подключен задатчик активной мощности. 1 ил.

Изобретение относится к ветроэлектроэнергетике и может быть использовано при создании ветроэлектрических установок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является ветроэлектрическая установка, содержащая ветродвигатель, вал которого механически связан с валом генератора переменного тока, управляемый выпрямитель, вход которого соединен со статорной обмоткой генератора переменного тока, датчик частоты вращения вала ветродвигателя, к выходу которого подключен вход функционального преобразователя, реализующего кубическую зависимость, сумматор, входы которого соединены соответственно с выходом функционального преобразователя и с выходом датчика активной мощности нагрузки, а выход сумматора через интегратор подключен к управляющему входу управляемого выпрямителя, датчик скорости ветра и дифференциатор, причем выход датчика скорости ветра подключен через дифференциатор к дополнительному входу сумматора [1].

Недостатком прототипа является наличие высших гармоник в выходном токе и напряжении управляемого выпрямителя, что снижает качество электроэнергии, передаваемой в электрическую сеть.

Задачей изобретения является создание ветроэлектрической установки, обеспечивающей повышение качества производимой электроэнергии.

Поставленная задача решается тем, что устройство содержит ветродвигатель, генератор переменного тока, датчик частоты вращения вала ветродвигателя, датчик активной мощности нагрузки, сумматор, один из входов которого соединен с выходом датчика активной мощности нагрузки.

Новым по сравнению с прототипом является то, ветроэлектрическая установка содержит зубчатую дифференциальную передачу, одно из звеньев которой механически соединено с валом ветродвигателя, второе звено - с валом генератора переменного тока, а третье звено - с регулирующей машиной постоянного тока, якорь которой электрически связан с якорем второй машины постоянного тока, механически соединенным с валом генератора переменного тока, при этом вторая машина постоянного тока имеет дополнительную обмотку возбуждения, присоединенную к усилительному устройству, вход которого подключен к выходу регулятора, один из входов которого подключен к выходу формирователя скорости, а другой - к выходу сумматора, при этом вход формирователя скорости соединен с выходом датчика частоты вращения вала ветродвигателя, а ко второму входу сумматора подключен задатчик активной мощности.

Новая совокупность указанных признаков необходима и достаточна для получения указанного технического результата, так как появляется возможность стабилизации частоты тока и напряжения вырабатываемой электроэнергии путем обеспечения постоянства частоты вращения и угла нагрузки генератора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема устройства.

Ветроэлектрическая установка содержит ветродвигатель 1, зубчатую дифференциальную передачу 2, одно из звеньев которой присоединено к ветродвигателю 1, второе звено - к генератору 3 переменного тока, а третье звено - к электрической машине 4 постоянного тока, якорь которой электрически связан с якорем второй электрической машины 5. Якорь электрической машины 5 механически соединен с валом генератора 3 переменного тока. Электрическая машина 5 имеет дополнительную обмотку 6 возбуждения, присоединенную к усилительному устройству 7, вход которого присоединен к выходу регулятора 8, один из входов которого подключен к выходу формирователя 9 скорости, а другой вход - к выходу сумматора 10. Один из входов сумматора 10 присоединен к выходу датчика 11 активной мощности нагрузки, входом подключенного к электрической сети 12; другой вход сумматора 10 присоединен к задатчику 13 активной мощности. На валу ветродвигателя 1 расположен датчик 14 частоты вращения вала ветродвигателя, выход которого присоединен ко входу формирователя 9 скорости. Якорная обмотка генератора 3 переменного тока присоединена через выключатель 15 к электрической сети 12.

Ветроэлектрическая установка работает следующим образом.

Контроль частоты вращения ветродвигателя 1 осуществляется датчиком 14 частоты вращения вала ветродвигателя. Сигнал с датчика 14 частоты преобразуется в формирователе 9 скорости, сигнал от которого имеет нелинейную зависимость, регуляторе 8, усиливается в усилителе 7 и используется для изменения тока в обмотке 6 возбуждения электрической машины 5. В результате изменения тока в обмотке 6 возбуждения изменяется напряжение на якоре и частота вращения электрической машины 4 до величины, обеспечивающей стабильность частоты вращения генератора 3 переменного тока. Заданная величина активной мощности устанавливается с помощь задатчика 13 активной мощности и поддерживается в результате сравнения уровня сигнала от датчика 11 активной мощности с уровнем сигнала на выходе задатчика 13 активной мощности. Разность сигналов изменяет ток возбуждения в обмотке 6 возбуждения, в результате чего изменяется ток в якорной цепи электрических машин 5 и 4 и соответственно опорный момент в зубчатой дифференциальной передаче 2.

Предлагаемое устройство может быть использовано при создании ветроэлектростанций и автоматизации режимов работы ветроэлектростанций, как автономных, так и работающих на общую электрическую сеть.

Источники информации 1. А.С. 1300625 (СССР), Н 02 Р 9/00. Ветроэлектрическая установка./ Р.И. Мустафаев, Ю.М. Курдюков, Б.А. Листенгартен, В.Г. Ледаков. Опубл. в БИ 12, 1987.

Формула изобретения

Ветроэлектрическая установка, содержащая ветродвигатель, генератор переменного тока, датчик частоты вращения вала ветродвигателя, датчик активной мощности нагрузки, сумматор, один из входов которого соединен с выходом датчика активной мощности нагрузки, отличающаяся тем, что она имеет зубчатую дифференциальную передачу, одно из звеньев которой механически соединено с валом ветродвигателя, второе звено - с валом генератора переменного тока, а третье звено - с регулирующей машиной постоянного тока, якорь которой электрически связан с якорем второй машины постоянного тока, механически соединенным с валом генератора переменного тока, при этом вторая машина постоянного тока имеет дополнительную обмотку возбуждения, присоединенную к усилительному устройству, вход которого подключен к выходу регулятора, один из входов которого подключен к выходу формирователя скорости, а другой к выходу сумматора, при этом вход формирователя скорости соединен с выходом датчика частоты вращения вала ветродвигателя, а ко второму входу сумматора подключен задатчик активной мощности.

РИСУНКИ

Рисунок 1