Ветроэлектрическая установка с инерционным аккумулятором энергии

 

< 951626

Союз Co89TcKNx

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 28. 10. 80(21) 2997674/24-07 с присоединением заявки,%(23) Приоритет (53)M. Кд.

Н 02 Р 9/42

Н 02 J 9/06

3ЬауднротееиныИ комитет

СССР

Опубликовано 15 ° 08 82 Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 15.08.82 но делам изобретений н открытий (53) УДК621.548..5(088.8) (72) Авторы изобретения

П. Ю. Грачев, М. Il Костырев, В. Н. Волгин и M. В, Кузнецов

Куйбышевский политехнический институт им. В. В, Куйбышева (7!) Заявитель (54) ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА.С ИНЕРЦИОННЫМ

АККУМУЛЯТОРОМ ЭНЕРГИИ

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

5 электрическим генератором, соединенным с валом ветропривода через муфту свободного хода (1

Недостатками известной установки является увеличение массы оборудования, установленного на башне ВЭУ, необходимость 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 воз-та буждения и регулирования. Вал ветроколеса в указанной ВЭУ через редуктор с вертикальным валом и муфту свободного хода присоединен к дополни2 тельному редуктору, на выходном валу которого расположены указанный hei.ератор и инерционный аккумулятор 1 2 J.

Такое выполнение ВЭУ позволяет. снизить массу оборудования, установ" ленного на башне, и повысить запасаемую энергию инерционного аккумулятора за счет увеличения его частоты вращения с помощью дополнительного редуктора.

Однако данное решение значительно усложняет ВЭУ и увеличивает ее стои" мость, а также снижает КПД и увеличивает скорость ветра, при которой яачинает 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 .дополнитель"

3 95162 ной асинхронной электрической машиной, 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- to ком сра внения, задающим блоком, датчиком частоты и переключающим блоком, который включен последовательно с обмотками статора дополнительной асинхронной машины, к управляюще" му входу этого блока подключен блок сравнения, вход которого соединен с выходом задающего блока и датчика частоты.

На чертеже представлена блок-схема ма предлагаемой ВЭУ.

Схема включает ветроколесо 1, вал которого соединен с валом асинхронной машины (генератора) 2 с короткозамкнутым ротором, дополнительную асинхронную машину 3, к валу которой присоединен инерционный аккумулятор

4 в виде маховика, блок возбуждения и регулирования 5, соединенный со статором асинхронного генератора 2, переключающий блок 6, включенный последовательно с обмотками статора асинхронной машины 3, управляющий вход которого соединен с блоком сравнения 7, на вход которого подключен

35 задающий блок 8 и датчик частоты тока 9 асинхронной машины 2. Блок возбуждения выполняет функции источника реактивной мощности для асинхронных машин, силового регулятора напряжеД Г\ ния ВЭУ и преобразователя частоты.

При выполнении его по схеме автономного инвертора напряжения с частотным управлением ВЭУ вырабатывает стабилизированное напряжение переменной частоты на клеммах 10- 12 и стабили45 зированное напряжение постоянного тока на клеммах 12 и 14. Блок возбуждения и регулирования 5 может быть также выполнен в виде вентильных преобразователей частоты с однофазным или трехфазным выходом. Напряжение стабильной частоты в этом случае снимается с клемм 15-17. 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.

6 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 4. 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 4 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 свобод ного хода упрощает предлагаемую установку, позволяет увеличить КПД и снизить стоимость всей ВЭУ. Преимуществом предлагаемой ВЭУ является также расширение функциональных возможностей путем снижения скорости ветра, при которой она вступает в

Формула изобретения

Фин

ВНИИПИ Заказ 5968/71 Тираж 721 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Ц работу, так как на валу ветропривода нет дополнительных инерционных масс.

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 ма951626 6 шины соединен с валом инерционного аккумулятора энергии.

2. Установка по и. 1,, о т л ичающая ся тем, что, сцелью расширения функциональных возможносте . она снабжена блоком сравнения, задающим блоком, датчиком частоты и переключающим блоком, который включен последовательно с обмотками статора до>о полнительной асинхронной машины, к управляющему входу этого блока подключен блок сравнения, вход которого соединен с выходами задающего блока и датчика частоты.

1S Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе

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

2. Заявка ФРГ NÃ 2.722.990, го кл F 03 D 9/02, 1977.