Электроэнергетическая установка

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для самообеспечения электроэнергией газоперекачивающей станции, составленной из газотурбинного двигателя и связанного с ним компрессора, повышающего давление в газопроводе. Технический результат заключается в увеличении мощности, отдаваемой электроэнергетической установкой, без существенного ее усложнения. Установка снабжена двумя электродвигателями, один из которых кинематически связан с компрессором, а другой, через коробку приводов, с газотурбинным двигателем. В отличие от известной электроэнергетической установки, в которой один из электродвигателей работает как генератор, а другой как стартер, предлагаемая установка обеспечивает, в режиме генерирования, использование суммарной мощности электрических машин. Это достигается введением в схему вспомогательного контактора и трех диодов, что позволяет получить существенную экономию средств на электрообеспечение. 1 ил.

 

Предлагаемая электроэнергетическая установка относится к области электротехники и может быть использована для самообеспечения электроэнергией газоперекачивающей станции, составленной из газотурбинного двигателя и связанного с ним компрессора, повышающего давление в газопроводе.

Известна электроэнергетическая установка (1), в которой электрическая машина, соединенная с коробкой приводов турбины, при использовании одного преобразователя напряжения, составленного из звена постоянного тока и инвертора с системой контакторов, при одной электрической машине, обеспечивает как электрозапуск установки, так и генерирование электроэнергии.

Коробка приводов турбины ограничивает мощность системы генерирования на уровне 100-150 КВт при мощности турбины 10÷40 МГВт.

Для увеличения генерируемой мощности отбор мощности осуществляют от вала компрессора, повышающего давление в газопроводе, а не от компрессора турбины через коробку приводов. Известна электроэнергетическая установка (2), в которой, при использовании одного преобразователя, обеспечивается электрозапуск и генерирование электроэнергии повышенной мощности.

Эта электроэнергетическая установка является наиболее близкой к предлагаемой. Известная установка содержит две электрические машины, мощность одной из них используется при запуске, а мощность другой - при генерировании электроэнергии. Таким образом, имеет место недоиспользование установленных мощностей.

Цель предложения - увеличение мощности, отдаваемой электроэнергетической установкой, без существенного ее усложнения. В конечном итоге получается экономия средств на электроэнергии.

Это достигается тем, что электроэнергетическая установка газоперекачивающего агрегата, составленного из газотурбинного двигателя и связанного с ним через трансмиссию компрессора, повышающего давление в газопроводе, работает как электрогенерирующая система и как система электрозапуска агрегата, с использованием трехфазного мостового выпрямителя и трехфазного мостового инвертора на полупроводниковых ключах, управляемых от программируемой схемы, с присоединением выхода упомянутого инвертора через контактор, имеющий в каждой фазе по одной входной клемме, соединенной с выходом инвертора, и по двум выходным клеммам, первая из которых соединена с одной из обмоток статора электрической машины, ротор которой механически соединен с коробкой приводов газотурбинного двигателя, а вторая непосредственно или через фильтр к одной из фаз нагрузки, с использованием общепромышленной сети или любого иного источника электроэнергии, подключаемого на вход трехфазного мостового выпрямителя через пусковой контактор, и использованием дополнительного контактора, входная клемма каждой фазы которого соединена с одной из входных фаз указанного мостового выпрямителя, а первая из выходных клемм присоединена непосредственно к одной из фаз нагрузки, причем установка снабжена второй электрической машиной с ротором на постоянных магнитах, который механически связан с валом компрессора, а каждая фаза его статора соединена со второй выходной клеммой соответствующей фазы дополнительного контактора, причем каждая стойка трехфазного мостового выпрямителя снабжена третьим диодом, включенным последовательно со вторым диодом, общая точка которых соединена с входной клеммой соответствующей фазы вспомогательного контактора, тогда как анод третьего диода соединен с отрицательной силовой шиной инвертора, причем первая выходная клемма вспомогательного контактора соединена с одной из обмоток статора электрической машины, связанной механически с коробкой приводов газотурбинного двигателя, а каждая вторая выходная клемма соединена с отрицательной силовой шиной инвертора.

Схема предлагаемой электрической установки предоставлена на фигуре 1, где обозначено:

1 - газотурбинный двигатель с отбором мощности от коробки приводов;

2 - электрическая машина с ротором на постоянных магнитах;

3 - компрессор газоперекачивающей станции;

4 - электрогенератор;

51, 511, 5111 - диоды стойкие трехфазного мостового выпрямителя;

6 - инвертор;

7 - программируемая система управления инвертором;

8 - пусковой контактор;

9 - кнопки управления;

10 - блок питания системы управления;

11 - нагрузки;

12 - фильтр;

13 - выходной контактор;

14 - дополнительный контактор;

15 - вспомогательный контактор.

Схема работает следующим образом.

При положении контакторов, как это изображено на фигуре 1, энергетическая установка работает в режиме генерирования электроэнергии.

От газотурбинного двигателя 1 приводится во вращение ротор электрической машины 2, а от компрессора 3 приводится во вращение ротор электрогенератора 4.

В результате генерируются напряжения U1 и U2, которые через контактор 14 подводятся пофазно к общей точке диодов 51 и 511, а через контактор 15 к общей точке диодов 511 и 5111.

Мостовой выпрямитель 5 суммирует по амплитуде упомянутые напряжения и питает постоянным напряжением шины постоянного тока инвертора 6.

При этом мощность, поступающая в систему от генератора 4 и электрической машины 2, определяется соотношением U1 к U2. Система управления 7, питаемая от блока питания 10 и программируемая кнопками 9 (x), управляет полупроводниковыми ключами инвертора 6, обеспечивая регулирование выходного напряжения, формирование напряжения, близкого к синусоидальному, и стабильную частоту.

Выходное напряжение инвертора 6 через контактор 13 и фильтр 12 обеспечивает питание нагрузки стандартным напряжением 220/380 В 50 Гц.

При пуске или «прокрутках» система управления 7 переводится на новую программу, а контакторы 8; 13; 14; 15 переводятся в состояние, противоположное изображенному на фигуре 1.

В этом режиме электродвигатель 2 управляется по вектору поля и подключен на выход инвертора 6, управляемого системой управления 7 в режиме программой «Y», а в режиме прокрутки программой «Z».

В этих режимах питание осуществляется от промышленной сети через контактор 8 и мостовой трехфазный выпрямитель на диодах 51 и 511.

При этом три диода 5111 закорачиваются контактором 15, а питание электроэнергией нагрузки 11 осуществляется через контактор 14 от промышленной сети.

Таким образом, за счет введения одного контактора и трех диодов выходная мощность увеличивается в раза, что обеспечивает существенное сбережение средств на электрообеспечение.

Источники информации

1. «Электроэнергетическая установка», Патент на изобретение №2363090. (51), МПК H02P 9/04, БИ №21, 2009 г.

2. «Электроэнергетическая установка», Патент на полезную модель №97227. (51), МПК H02P 9/04, БИ №24, 2010 г.

Электроэнергетическая установка газоперекачивающего агрегата, составленного из газотурбинного двигателя и связанного с ним через трансмиссию компрессора, повышающего давление в газопроводе, которая работает как электрогенерирующая система и как система электрозапуска агрегата, с использованием трехфазного мостового выпрямителя и трехфазного мостового инвертора на полупроводниковых ключах, управляемых от программируемой схемы, с присоединением выхода упомянутого инвертора через контактор, имеющий в каждой фазе по одной входной клемме, соединенной с выходом инвертора, и по двум выходным клеммам, первая из которых соединена с одной из обмоток статора электрической машины, ротор которой механически соединен с коробкой приводов газотурбинного двигателя, а вторая непосредственно или через фильтр - к одной из фаз нагрузки, с использованием общепромышленной сети или любого иного источника электроэнергии, подключаемого на вход трехфазного мостового выпрямителя через пусковой контактор, и использованием дополнительного контактора, входная клемма каждой фазы которого соединена с одной из входных фаз указанного мостового выпрямителя, а первая из выходных клемм присоединена непосредственно к одной из фаз нагрузки, причем установка снабжена второй электрической машиной с ротором на постоянных магнитах, который механически связан с валом компрессора, а каждая фаза его статора соединена со второй выходной клеммой соответствующей фазы дополнительного контактора, отличающаяся тем, что каждая стойка трехфазного мостового выпрямителя снабжена третьим диодом, включенным последовательно со вторым диодом, общая точка которых соединена с входной клеммой соответствующей фазы вспомогательного контактора, тогда как анод третьего диода соединен с отрицательной силовой шиной инвертора, причем первая выходная клемма вспомогательного контактора соединена с одной из обмоток статора электрической машины, связанной механически с коробкой приводов газотурбинного двигателя, а каждая вторая выходная клемма соединена с отрицательной силовой шиной инвертора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к инверторному генератору, в частности к инверторному генератору, оснащенному блоком генератора с приводом двигателя внутреннего сгорания и выполненному с возможностью устранения из выходного значения переменного тока нелинейного гармонического искажения до предельно допустимой степени.

Изобретение относится к энергетике, к управлению торможением ветровой турбины. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электрозапуска и самообеспечения электроэнергией газоперекачивающих агрегатов турбокомпрессорных станций.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках электроэнергии для самообеспечения промышленных объектов, например компрессорных станций перекачки газа.

Изобретение относится к инверторному генератору, в частности к инверторному генератору, оснащенному блоком генератора с приводом от двигателя внутреннего сгорания, в котором частота вращения двигателя является в зависимости от нагрузки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания и управления электрическим оборудованием летательного аппарата. .

Изобретение относится к инверторному генератору, в частности к инверторному генератору, оснащенному блоком генератора с приводом двигателя внутреннего сгорания и выполненному с возможностью ограничения сверхтока.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в системах противоаварийного управления энергоблоками теплоэлектростанций и теплоэлектроцентралей.

Изобретение относится к области электротехники, обеспечивающей электроснабжение автономных объектов

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления резервным электрическим генератором постоянной частоты с изменяемым числом оборотов. Технический результат - обеспечение максимального коэффициента использования топлива двигателя и минимума шума, связанного с работой генератора. В способе управления электрическим генератором с приводом от двигателя генератор вырабатывает выходное напряжение с некоторой частотой, а двигатель работает с рабочим числом оборотов. Способ включает подключение генератора к нагрузке и изменение рабочего числа оборотов двигателя для оптимизации расхода топлива в зависимости от нагрузки. Затем частоту выходного напряжения изменяют до заданного уровня. 3 н.и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретения относятся к электротехнике, а именно к средствам защиты ветроэнергетических установок при значительном увеличении скорости ветра. Технический результат заключается в обеспечении возможности полной остановки ветроколеса при его торможении. Устройство для реализации способа торможения ветроколеса ветроэнергетической установки, содержащей электрический генератор, включает датчик оборотов вала генератора, контроллер, переключающее устройство и аккумуляторную батарею. Переключающее устройство выполнено в виде двунаправленного транзисторного ключа, содержащего соединенные между собой эмиттерами первый и второй транзисторы p-n-p-n структуры и два диода, отрицательные электроды которых соединены соответственно с коллекторами первого и второго транзисторов, а положительные электроды соединены между собой и с эмиттерами транзисторов. Двунаправленный транзисторный ключ включен коллекторами транзисторов между одним концом обмотки статора генератора и положительным полюсом аккумуляторной батареи, отрицательный полюс которой соединен с другим концом обмотки статора генератора. Датчик оборотов вала генератора подключен к первому входу контроллера, первый и второй выходы которого подключены к затворам соответственно первого и второго транзисторов, а третий выход контроллера соединен с эмиттерами транзисторов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электростартерного запуска маршевых авиадвигателей. Технический результат - обеспечение высокой энергетики и обеспечение раскручивания авиадвигателя до оборотов, соответствующих или превышающих синхронную частоту стартер-генератора. В способе запуска авиационного двигателя период его запуска делят на два интервала времени. В течение первого интервала времени запуск осуществляют путем формирования синхронной последовательности полуволн напряжения от одноименных фаз независимого источника переменного тока до достижения 10÷20% номинальной частоты стартер-генератора. В течение второго интервала времени запуска в моменты превышения величины питающего напряжения над величиной противоЭДС стартер-генератора и преимущественно в зоне ее амплитуды формируют асинхронную последовательность дискретных импульсов тока. Амплитуда этих импульсов не должна превышать предельно допустимого значения тока стартер-генератора, а число импульсов определяется в зависимости от заданной скорости разгона ротора авиационного двигателя. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электроснабжения автономных объектов. Техническим результатом является повышение надежности работы. Устройство электропитания постоянным током автономного транспортного судна содержит газотурбинный двигатель, электромеханическую передачу, включающую дифференциальный мультипликатор, электромагнитный тормоз-расцепитель, генератор, бесконтактный электродвигатель постоянного тока, блок коммутации, бортовые потребители электроэнергии постоянного тока, блок управления блоком коммутации и электродвигателя постоянного тока, управляемый выпрямитель. Указанные элементы соединены между собой так, как указано в материалах заявки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в стартер-генераторе низкоскоростного роторно-лопастного двигателя в составе автономной кооперационной системы энергоснабжения, ветроэнергетических и других установок на основе альтернативных источников энергии. Техническим результатом является обеспечение работы установки на базе роторно-лопастного двигателя с внешним подводом теплоты с высокими показателями энергетической эффективности в трех режимах с использованием типовых вентильных преобразователей и общепромышленного вентильного двигателя и повышение эффективности системы управления. Вентильный преобразователь напряжения (3) выполнен на активных полупроводниковых элементах с двусторонней проводимостью. В систему добавлены аккумуляторная батарея (9) и вторичные источники питания (10). Управление потоком электрической энергии осуществляется с использованием обратной связи по напряжению или току звена постоянного напряжения с учетом скорости вращения синхронной машины (2) и изменения нагрузки переменного напряжения. Система управления мультипликатором (7) связана с главной системой управления (6) роторно-лопастного двигателя (1). 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способу и устройству управления генератором, приводимым двигателем внутреннего сгорания, установленным с возможностью работы в параллель. Способ включает в себя: обнаружение контроллером каждого генератора при каждом запуске двигателя внутреннего сгорания наличия выходного напряжения, при наличии - генератор становится ведомым и синхронизирует фазы выходного напряжения с фазой обнаруженного напряжения, как опорной фазы, при отсутствии напряжения - генератор действует как задающий генератор; определение соответствующей активной мощности и эффективных значений выходных токов; определение соответствующих амплитуд выходного напряжения в падающих характеристических кривых согласно эффективным значениям выходных токов, и определение внутренних углов коэффициента мощности согласно соответствующей активной мощности; управление каждым генератором для достижения соответствующих амплитуд выходного напряжения и внутренних углов коэффициента мощности. Технический результат состоит в реализации энергетического баланса между параллельно работающими генераторами. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх