Система управления ветродвигателем

(54 ТЕЛ спеагруз рабола ус- орного ключеатель ра 13 торатель 19. двухГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(46) 15.01.88. Бюл. В (71) Киевский политех тут им.50-летия Велик социалистической рево (72) Н.Г.Попович, Н,Н Г,Гербер, В,Н,Шевченк и В,И.Коваленко (53) 621.854 (088,8) (56) Авторское свидет У 1098527, кл. Р 03 Э ТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЕТРОДВИГА(57) Изобретение позволяет об чить пуск ветродвигателя под кой и повысить надежность его ты, Система содержит датчик у тановки лопастей и источник о напряжения. Регулятор угла по лопастей выполнен в виде двух вых элементов 11, 12, последо но соединенных первого суммат первого дифференциального усил 14, делителя 15, второго сумм 16, звена 17 с зоной нечувств ности, второго дифференциальн усилителя 18 и логического бл Логический блок выполнен в вид элементов И, элемента ИЛИ, первого,второго и третьего релейных элементов. При скорости ветра большей, чемминимально допустимая, но меньшей,чем штормовая, на выходе второго релейного элемента появляется сигнал,соответствующий включению привода наувеличение угла установки лопастей.Лопасти будут поворачиваться до техпор, пока не произойдет трогание ветроколеса, тогда появится сигнал, который замкнет цепь управления приводом и дальнейшее увеличение угла установки лопастей прекратится, В режиме стабилизации угловой скоростирегулятор управляет углом установкипо отклонению от заданной величины,которая поступает с источника опорного напряжения, В случае остановаветродвигателя в нормальных условияхотключается источник .опорного напряжения, а переключатель включается вположение запрета пуска. В случаеостанова при штормовом ветре срабатывает третий релейный элемент и включает элемент 11, при этом независимоот других сигналов на привод поступает сигнал, который уменьшает до нуля угол установки .лопастей. 1 э.п. ф-лы, 3 ил,Изобретение относитсяк ветроэнергетике, а именно к системам управления ветряным двигателем.Цель изобретения - обеспечениепуска ветродвигателя под нагрузкой иповышение надежности его работы,На фиг,1 представлена функциональная схема системы управления ветряным двигателем; на фиг,2 - функциональная схема регулятора угла пово-.рота лопастей; на фиг,З - функциональная схема логического блока,Система управления ветряным двигателем (фиг,1) снабженным ротором 1с поворотными лопастями 2, связанными с приводом 3, содержит датчик 4скорости ветра, датчик 5 угловой скорости ротора 1 и пусковой переключатель 6, подключенные к входу регулятора 7 угла поворота лопастей 2(фиг.2), выход которого подключен квходу 8 привода 3, датчик 9 угла установки лопастей, источник 10 опорного напряжения, подключенные к входурегулятора 7 угла поворота лопастей2, который выполнен в виде двух ключевых элементов 11, 12, последовательно соединенных первого сумматора13, входы которого подключены к источнику 10 опорного напряжения и датчику 5 угловой скорости ротора 1,первого дифференциального усилителя14, делителя 15, второго сумматора16, второй вход которого подключенк датчику угла установки лопастей 2,звена 17 с зоной нечувствительности,второго дифференциального усилителя18, выход которого соединен с приводом 3, логического блока 19, входыкоторого подключены к выходу первогодифференциального усилителя 14., датчику 5 угловой скорости ротора 1 ипусковому переключателю 6, а выходы -к входам первого 11 и второго 12 клю-чевых элементов, причем первый входпервого 11 ключевого элемента подключен к выходу делителя 15, первый выход второго ключевого элемента 12к второму входу второго сумматора 16,а вторые выходы ключевых элементов11, 12 соединены между собой и подключены к общей шине,Логический блок 19 (фиг.З) выпол нен в виде двух элементов И 20, 20 элемента ИЛИ 21, первого релейного элемента 22, вход которого подключен к датчику 5 угловой скорости ротора 1, а выход - к первому входу первого25 35 40 45 50 5 10 15 20 элемента И 20 и при помощи последовательно соединенных первого инвертора 23 и элемента задержки 24 - к первому входу второго элемента И 20 , вто/ рого и третьего релейных элементов 25, 26, входы которых объединены и подключены к датчику 4 скорости ветра, причем выход второго релейного элемента 25 подключен к второму входу второго элемента И, выход третьего релейного элемента 26 - к первому входу элемента ИЛИ 21 и при помощи второго инвертора 27 к третьему входу второго элемента И 20., другие входы которого соединены с пусковым переключателем 6 и первым дифференциальным усилителем 14, а выход - с вторым ключевым элементом и вторым входом первого элемента И 20, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 21, а выход последнего к первому ключевому элементу 11Система реализует три режима работы,Первый режим пуск ветродвигателяпод нагрузкой. При скорости ветра, большей, чем минимально допустимая,но меньшей, чем штормовая, на выходевторого релейного элемента 25 (фиг,З)появляется сигнал логической единицы,сигнализирующий о том, что ветродвигатель может отдавать в нагрузку полезную мощность, а на выходе третьего релейного элемента 26 - логического нуля. Угловая скорость ветроколесаравна нулю, поэтому на выходе первого релейного элемента 22 - логический нуль, на выходе элемента задержки24 - логическая единица, а на выходепервого дифференциального усилителя14 появляется сигнал логической единицы, Если пусковой переключатель 6переведен в положение "Пуск", то навыходе второго элемента И 20 .появляется сигнал логической единицы, чтоприводит к включению второго ключевого элемента 12, при этом его коммутирующая часть замыкает цепь, чтоприводит к обрыву обратной связи поуглу установки лопастей, На выходепервого дифференциального усилителя14 будет установлен уровень и полярность сигнала, соответствующие включению привода 3 на увеличение углаустановки лопастей 2. Лопасти 2 поворачиваются до тех пор, пока не произойдет трогание ветроколеса, тогда3 13666 на выходе первого релейного элемента 22 появится логическая единица, что приведет к появлению логической единице на выходе первого элемента И 20, и включению первого ключевого элемента 11, который замкнет цепь управления приводом 3 и дальнейшее увеличение угла установки лопастей прекратится. Происходит разгон ветродвига теля, Одновременно на выходе элемента задержки 24 через время, равное трем эквивалентным постоянным времени ветроколеса после прекращения поворота лопастей, появляется сигнал логического нуля, При этом отключаются первый и второй ключевые элементы 11, 12, За это время ветродвигатель успевает разогнаться до установившейся скорости. 20Второй режим - стабилизация угловой скорости ветроколеса. Ключевые элементы 11, 12 находятся в исходном состоянии,(фиг.2) и регулятор 7 угла поворота лопастей управляет углом 25 установки по отклонению от заданной величины, которая поступает на вход первого сумматора 13 с источника 10 опорного напряжения, На второй вход первого сумматора 13 поступает сиг- З 0 нал обратной связи с датчика 5 угловой скорости ротора, Сигнал с выхода первого дифференциального усилителя 14 является управляющим сигналом привода 3.35Сигнал отрицательной обратной связи по углу установки лопастей 2 с датчика 9 угла установки лопастей поступает на второй вход второго сумматора 16 и обеспечивает отключение :40 привода 3, если фактический угол установки лопастей 2 соответствует заданному с точностью, определяемой звеном 17 с зоной нечувствительности. ВтоРой дифференциальный усилитель 4 18 усиливает сигнал ошибки контура регулирования угла установки лопастей 2. Регулятор угла поворота лопастей работает в режиме поддержания скорости ветроколеса на заданном уровне, ф Третий режим - останов для случаев останова ветродвигателя в нормальных условиях и при штормовом ветре. В первом случае отключается источник 10 опорного напряжения, а пусковой переключатель 6 включен в положение запрета пуска. При этом угол установки лопастей уменьшается до нуля и ветродвигатель останавливается. Во втором случае третий релейный элемент 26 срабатывает и включает первый ключевой элемент 11, при этом независимо состояние других сигналов, на привод 3 поступает управляющий сигнал, который уменьшает до нуля угол установки лопастей 2, что приводит к останову ветродвигателя,формула изобретения1, Система управления ветродвигателем, снабженным ротором с поворотными лопастями, связанными с приводом, содержащая датчик скорости ветра, датчик угловой скорости ротора и пусковой переключатель, подключенные к входу регулятора угла поворота лопастей, выход которого подключен к входу привода, отличающаяс я тем, что, с целью обеспечения пуска ветродвигателя под нагрузкой и повышения надежности его работы, система дополнительно содержит дат-. чик угла установки лопастей и источник опорного напряжения, а регулятор угла поворота лопастей выполнен в виде двух ключевых элементов, последовательно соединенных первого сумматора, входы которого подключены к источнику опорного напряжения и датчику угловой скорости ротора, первого дифференциального усилителя, делителя, второго сумматора, второй вход которого. подключен к датчику угла установки лопастей, звена с зоной нечувствительности и второго дифференциального усилителя, выход которого соединен с приводом, и логического блока, входы которого подключены к выходу первого дифференциального усилителя, датчику угловой скорости ротора, датчику скорости ветра и пусковому переключателю, а выходы - к входам первого и второго ключевых элементов, причем первый вход первого ключевого элемента подключен к выходу делителя, первый выход второго ключевого элемента - к второму входу второго сумматора, а вторые выходы ключевых элементов соединены между собой и подключены к общей шине.2, Система по п,1, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что логический блок выполнен в виде двух элементов И, элемента ИЛИ, первого релейного элемента, вход которого подключен к дат5 13 б 6687ечику угловой скорости ротора, а вы- третьего - к первому, входу элемента ход - к первому входу первого эле- ИЛИ и при помощи второго инвертора - мента И и при помощи последовательно к третьему входу второго элемента И, соединенных первого инвертора и зле- другие входы которого соединены с5мента задержки - к первому входу вто- пусковым переключателем и первым дифрого элемента И, второго и третьего ференциальным усилителем, а выход - релейных элементов, входы которых с вторым ключевым элементом и вторым объединены и подключены к датчику входом первого элемента И, выход коскорости ветра; причем выход второго 10 торого подключен к второму входу элерелейного элемента подключен к второ- мента ИЛИ, а выход последнего - к му входу, второго элемента И, выход первому ключевому элементу. фОс К датчику кор ротор ощчикуапра Фиг. Составитель И.Спиридонов Редактор М.Бандура Техред Л.Олийнык Кор Л.Патай Тираж 431 Государственногопо делам изобретений и35, Москва, Ж, Раушс аказ 6802/31ВНИИПИ Подписноеомитета СССРоткрытийая наб д, 4/5 водственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна