Регулятор мощности генератора ветроэлектрического агрегата

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фЧ(51)М, Кл,зН 02 Р 9/04 Н 02 Р 9/14 с присоединением заявки Ио Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(5 М УДК 621. 31 6. 728: ; б 21. 311, 24 (088. 8) Дата опубликования описания 23. 12. 81А.И.Коженков, К.А.Павлов, М.П.федоров, Г.С.Григорови,Л.С.Никонова, Г.И.Климов, М.В.Марков и В И.Сидсров(54) РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ГЕНЕРАТОРА ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АГРЕГАТА Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования мощности синхронных генераторов по заданному закону от частоты и может быть использовано в ветроэлектрических агрегатах, предназначенных для автономного электроснабжения различных потребителей.Известен регулятор мощности генератора ветроэлектрического агрегата, содержащий систему компаундирования, связанную с выпрямителем в цепи обмотки возбуждения и корректор напряжения генератора. Корректор состоит при этом из исполнитель ного органа, выполненного на тиристорах, регенеративного компаратора напряжений, выполненного на транзисторах, и измерительного органа, выполненного в виде стабилизирующей 20 ячейки на стабилитроне и интегрирующей БС-цепочки 11.Посредством такого регулятора становится возможным осуществлять автоматическое регули 1 ование напряжения генератора пропорционально частоте в некоторой степени. Причем, показатель степени может быть задан в пределах от 1 до 2. При таком регулировании напряжения геиера- ЗО тора и подключенной к нему нагрузкеопределенного вида и характера обеспечивается саморегулирование активноймощности нагрузки генератора пропорционально кубу частоты, что позволяет в итоге более рационально агрегатировать ветроколесо с нагрузкой Однако известный регулятор обладает существенными недостатками. К ним относятся обусловленность видом и характером нагрузки, при которой может быть получен эффект саморегулирования активной мощности, нагрузки генератора пропорционально кубу частоты; необходимость перенастройки системы регулирования напряжения генератора по частоте при изменении вида и характера подкЛючаемой нагрузки; неудовлетворительное агрегатирование ветроколеса с нагрузкой из-за низкой точности саморегулирования активной мощности нагрузки генератора пропорционально кубу частоты; а также значительное недоиспользование мощности ветроэлектрического агрегата при подключенной нагрузке генератора меньше номинальной и работе агрегата с переменной скоростью вращения ветроколеса.Недостатки регулятора обусловленыотсутствием в нем устройства, осуществляющего прямой контроль и принудительное регулирование активноймощности нагрузки гейератора при егоработе с переменной .частотой.Цель изобретения - повышение эффективности использования ветроэлектрического агрегата путем обеспеченияпринудительного регулирования мощ:ности нагрузки генератора пропорционально кубу частоты,Поставленная цель достигается тем,что в регуляторе мощности генератора нетроэлектрического агрегата, содержащего систему компаундированиясвязанную с выпрямителем в цепи обмотки возбуждения и корректор, состоящий иэ последовательно соединен"ных измерительного органа, выполненного н виде стабилизирующей ячейкии интегрирующей ВС-цепочки, регенеративного компаратора напряжений иисполнительного органа на тиристорах,подключенного к выпрямителю в цепи обмотки возбуждения, измерительный орган регулятора мощности генератора нетроэлектрического агрегатаснабжен трансформатором тока в цепистаторной обмотки генератора, тройной интегрирующей цепочкой, подключенной к статорной обмотке электромагнитом и датчиком ЭДС, Холла, по-.мещенным н воздушный зазор междуполюсами электромагнита, причем вторичная обмотка трансформатора токаи выход тройной цепочки присоединенысоответственно к намагничивающей обмотке электромагнита и к токовымнынодам датчика Холла, а выводыЗДС этого датчика подключены к входукомпаратора напряжений.На чертеже изображена принципиальная электросхема предлагаемого регулятора мощности генератора ветроэлектрического агрегата.Регулятор включает в себя синхройный генератор 1 ветроэлектрическогоагрегата, статорную обмотку 2 и обмотку 3 возбуждения генератора,трансформатор 4 тока, выпрямитель 5,систему 6, компаундирования, тройную интегрирующую ВС-цепочку 7, стабилизатор 8 напряжения, электромаг-нит 9, тиристор 10, трансформатор 11,напряжения, одинарную интегрирующуюНС-цепочку 12, стабилизирующую ячейку 13, датчик 14 ЭДС Холла, токовыевыводы 15,и 16 датчика Холла., выводы 17 и 18 ЭДС датчика Холла, регенеративны й компаратор 19 напряжений,Синхронный генератор 1, имеющийстаторную обмотку 2 к обмотку 3 ноябуждения, приводится во вращениеветроколесом. Обмотка возбуждения 3генератора подключена через Выпрямитель 5 к системе 6 компаундирования,В цепи статорной обмотки 2 генератора 1 установлен трансформатор 4 гока, вторичная обмотка которогоприсоединена к намагничинающей обмотке электромагнита 9. Намагничивающая обмотка конструктинно раз"мещается на полюсах электромагнит 9, В воздушном зазоре между полюсами электромагнита помещается датчик 14 ЭДС Холла. Токовые выводы 15и 16 датчика Холла подключены квыходу тройной интегрирующей цепочки 7. На вход этой цепочки подаетсянапряжение фазы генератора 1, вкоторой установлен трансформатор тока 4.Трансформаторный выход регенератинного компаратора 19 напряжений 15 присоединен к управляющему электродуи катоду тиристора 10. Сам тиристорподключен параллельно выходу системы 6 компаундирования. На вход компаратора 19 напряжений подаются на О пряжения с выхода одинарной интегрирующей ЙС-цепочки 12, с выводов17 и 18 ЭДС датчика Холла и с выхода стабилизирующей ячейки 13. Одинарная интегрирующая НС-цепочка 12 присоединена к статорной обмотке 2 генератора 1 через согласующий трансформатор 11 .напряжения.Электропитание компаратора 19 на"пряжения и стабилизирующей ячейки 13 ЗО осуществляется постоянным током отстабилизатора 8 напряжения.При работе нетроэлектрическогоагрегата с переменной скоростью вращения приводимый нетроколесом агре гата генератор 1 вращается с переменной частотой. При этом напряжениена выходе тройной интегрирующейНС-цепочки 7 изменяется пропорционально отношению фазового напряжениягенератора 1 к его частоте в кубеТак как напряжение с выхода цепочки7 подведено к токовым ныводам 15и 16 датчика 14 ЭдС Холла, а к обмотке электромагнита 9 подведен фазный ток нагрузки генератора 1, измеряемый трансформатором 4 тока, тополучаемое напряжение на выводах 17и 18 ЭДС датчика Холла изменяется вэтом случае пропорционально отношению активной фазной мощности нагрузки генератора к частоте в кубе. Выходное напряжение датчика 14 ЭДСКолла с его выводов 17 и 18 ЭДС попается на вход компаратора 19 исравнивается последним с опорным 55 напряжением на выходе стабилизирующей ячейки 13. При рассогласонанииэтих напряжений компаратор 19 воздействует на систему 6 компаундиронания через тиристор 10 так, что выщо ходное напряжение на выводах 17 и18 ЭДС датчика Холла поддерживаетсяпостоянным при переменной частоте .генератора 1, а.активная мощностьнагрузки генератора при этом регулируется пропорционально кубу частоты.Кроме того, при работе генерато" ра 1 с переменной частотой, напряже ние на выходе одинарной интегрирующей ЕС-цепочки 12, пропорциональное отношению напряжения генератора к частоте, сравнивается посредством компаратора 19 с опорным напряжением на выходе стабилизирующей ячейки ЕЗ. При рассогласовании этих напряжений компаратор 19 воздействует через тиристор 10. на систему б компаундирования так., что напряжение на выходе одинарной ВС-цепочки 12 поддерживается постоянным. Тем са. мым осуществляется регулирование напряжения генератора 1 пропорционально частоте, 15Тогда, в зависимости от величи; ны мощности нагрузки, подключенной к генератору 1, имеют место следующие, режимы работы ветроэлектрического агрегата; 2 Оа) при номинальной и близкой к номинальному значению мощности нагрузки генератора 1 последний загружается с высокой степенью точности активной мощностью, пропорциональной кубу частоты, т. е. в этом случае ветроколесо загружается до максимальной величины мощнос 1 ти, которую он способен развить при данной скорости вращения;ЗОб) при подключенной мощности нагрузки значительно меньше номинальной , генератор 1 и ветроколесо нагружаются мощностью., равной активной мощности генератора, которую он может развить при регулируемом напряжении на выходе его статорной обмотки 2 пропорционально частоте;в) при холостом ходе генератора 1 его напряжение регулируется пропорционально частоте; какого-либо управ ления мощностью нагрузки генератора 1 по частоте, в этом случае не производится. При использовании регулятора мощ 45 ности генератора ветроэлектрического агрегата устраняются отмеченные ранее недостатки известного регулятора того же назначения, что позволяет существенно улучшить агрегатирование ветроколеса с нагрузкой и повысить эффективность применения агрегата в народном хозяйстве.формула изобретенияРегулятор мощности генератора ветроэлектрического агрегата, содерт жащий систему компаундирования, связанную с выпрямителем в цепи обмотки возбуждения и корректор, сос" тоящий из последовательносоединеК- ных измерительного органа, выполнен ного в виде стабилизирующей ячейки и интегрирующей КС-цепочки, регене ративного компаратора напряжений и. исполнительного органа на тиристорах, подключенного к выпрямителю в цепи обмотки возбуждения.о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности использования ветроэлектрического агрегата путем обеспечения принудительного регулирования мощности нагрузки генератора пропорционально кубу частоты, измерительный орган снабжен трансформатором тока в цепи ствторной обмотки генератора, тройной интегрирующей ВС-цепочкой, подключенной к статорной обмотке, электромагнитом и датчиком ЭДС Холла, помещенным в воздушный зазор между полюсами элект" ромагнита , причем вторичная обмотка трансформатора тока и выход тройной ЗС-цепочки присоединены соответСтвенно к намагничивающей об-, мотке электромагнита и к токовым выводам датчика Холла, а выводы ЭДС этого датчика подключены к входу компаратора напряжений.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Доклады первой Всесоюзной научно-.технической конференции повозобновляемым источникам энергии.Вып. 2, М., Ветроэнергетикаф,1972 г с. 96-99.892636 Составитель К.фотинаРедактор Н,Кончицкая Техред А, Ач орректор Г. Решетник Зака сное П Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 или 1277/82 Тираж 733 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113635, Москва, Ж, Раушсмитета СССРоткрытийая наб д, 4/5