Способ управления асинхронным вентильным ветрогенератором

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ЯОРЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) Н 02 Р 9/4 ЕТЕНИЯВУЙ АНИЕ ИЗОБР ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТОПИ Н АВТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(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 В 896737. кл. Н 02 Р 9/42, 1979. (54)(57) 1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ВЕТРОГЕНЕРАТОРОМ 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 щ и й с я тем, что, с целью уменьшеия установленной мощности и снижения массогабаритных показате лей асинхронной машины, контролируют сигнал управления частотой пере- ключения вентилей вентнльного преоб- разователя частоты, сравнивают егос 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 при снижении контро Е лируемого сигнала до величины, меньшей уставки, переключают фазы обмот.ки статора асинхронного генератора :иэ схемы соединения звезда в схемусоединения треугольник.1078574 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что измеряют напряжение на выходе асинхронного вентильИзобретение относится к получению и преобразованию электроэнергии, а именнок способам управления асинхронными генераторами, работающими в составе ветроустановок. 5Известны 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 1 .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 вет роэлектрической 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 гене. ратора 2)40Известный 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 насъщения магнитной цепи. Чтобы обес лечить Достаточную перегрузочную способность при максимальной рабочей частоте вращения вала, приходится 55 ного ветрогенератора и изменяютуставку пропорционально измеренномунапряжению,увеличивать номинальную установленную мощность асинхронной машины.Цель изобретения - уменьшениеустановленной мощности асинхронноймашины и снижение ее массогабаритныхпоказателей,Указанная цель достигается тем,что согласно способу управления асинхронным вентильным ветрогенераторомс вентильным преобразователем частотыв статорной цепи, при котором измеряют регулируемый параметр, сравнивают его с заданным значением и Формируют сигнал управления частотойпереключения вентилей укаэанногопреобразователя частоты, контролируют сигнал управления частотой переключения вентилей указанного преобразователя частоты, сравнивают егос уставкой, определяемой насыщениеммагнитной цепи генератора, и придостижении контролируемым сигналомвеличины, большей уставки, переключают фазы обмотки статора из схемысоединения треугольник в схему соединения звезда, а при снижении контролируемого сигнала до величины, меньшей уставки переключают фазы обмоткистатора асинхронного генератора иэсхемы соединения звезда в схемусравнения треугольник.Причем измеряют напряжение навыходе асинхронного вентильноговетрогенератора и изменяют уставкупропорционально измеренному напряжению.На иг. 1 приведена блок-схемаустройства, осуществляющего предлагаемый способ; на фиг. 2 - то же, "вариантуна Фиг. 3 - диаграмма, пояснякщая работу асинхронного вентильного генератора.Устройство содержит приводнойветродвигатель 1, который приводитво вращение вал асинхронной машины;асинхронную машину 2, являкщуюсягенератороам электроэнергии; силовойпереключатель 3, служащий для включения обмотки АМ по схеме звездаили треугольник (он может быть выполнен на контактных или бесконтактныхуправляемых кЛючах); полупроводниковый (вентильный) преобразователь4 регулируемой частоты, осуществляющий Функцию регулирования частотытока статора асинхронной машины;аккумуляторную батарею 5, задакицийгенератора 6, преобразующий входное напряжение (Цз ) в частоту переключения вентилей ПРЧ, устройство 7 регулирования мощности АМ (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; 1, = в " - фаз% 1а НОМ ный ток статора асинхронной машины и относительных единицахдл, - частоИд Ном та тока статора н относительных еди О ,ницах; И, - частота тока статора, при котброй происходит переключение обмотки статора асинхронной машины из схемы соединения треугольник в схему соединения звезда при выход,ном напряжении (0 гом )равном номинальному (Ооц);Я - частота тока статора, при которой происходит указанное переключение при г0,9 н ,+ф НоМ А - кривые 1", = т (И,) при включений /обмотки статора асинхронной машины в треугольник, У - кривые 1",=Йи) 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 ности ветропривода, снижение. частоты тока статора и скольжения асинхронной машины 2 так, что активная мощность, вырабатываемая генератором, не превышает максимальной мощности ветропривода. Активный ток статора генератора 2 уменьшается, что вначале (при частотах, незначительно мень. ших номинальной приводит к уменьшению и Фаэного тока статора (Фиг.З). При дальнейшем снижении частоты ток статора начинает резко возрастать из-за насыцения магнитной цепи машины. В точке 1 Х (Фиг.З) входное напряжение задающего генератора б превысит 5 напряжение, поступающее, например,55 с датчика 8 напряжения (Фиг.2), и выходной сигнал устройства 9 сравнения сменит знак. Это приведет к тому, что перрключающее устройство 10 дает сигнал силовому переключателю 3 на 60 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 изза насыщения магнитной цепи в таком режиме йроисходит при уменьшении частоты тока, так как велнчина пото определяется отношениемЦ/ц,. Переключение обмотки статора асинхронной машины из треугольника в .звезду .при Ц 0,9 Мпроизойдет (Фиг. 3), также при меньшей частоте, так как изменение полярности сигнала на выходе устройства 9 сравнения будет% е Ф наблюдаться приЯ 0,9 еыяяТаким образом, переключение обмотки асинхронной машины 43 трее угольника в звезду происходит при приблизительно Одинаковом насыщении магнитной цепи асинхронной машины, так как при предлагаемом способе управления отношение (И в момент переключения постоянно.Переключение обмотки статора асинхронной машины из звезды в треугольник может производиться пи частотах, несколько больших чему я, иы,1, те. в момент, когда входное%напряжение задаюь его генератора 6 превышает напряжение 50 д,х(.(,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 матеРиалом.город, ул. Проектная,4 и,ИЙИ, Закйз 981/5 Филиал ШЮ Пввамф 1078574 Тирам б Подписное