Ветроустановка

(19) (И) 1)5 Н 02 Р 5/Зб 9/1 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ нхроннои мети черезеобразов ши подключен- нный тирисастоты со Целью иэобие надежности нии КПД путем становки из и торможеной к вухэвтельтокаовыше торныи пр звеном по оянно ретения являетсяпри одновременномобеспечения пускаостановленного со позыв ветро тояни Изобретения о технике и предка вания в ветроуст машиной (СМ), под через двухзвенныи частоты со звеном ектроспользоносится к эначено дляКовках с сиключенной кпреобразоЪпо тоянног хрон сети ток(ПЧ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(57) Изобретение относится к электро-.,техйике и предназначено для использова-.ния в ветроустановках большой мощносЦель изобретения - повышение надежности и КПД путем обеспечения пуска ветроустановки из остановленного состояния и торможения с заданнымускорением и попдержанием коэдхицуента мощности (соэ у), равным задан.- ному значению в рабочих режимах.На чертеже представлена блок-схема ветроустановки.Ветроустановка содержит синхронную машину (СМ) 1 и два преобразователя ния с заданным ускорением и поддержанием соэсинхронной машины, равнымзаданному значению, Ветроустановкаобеспечивает требуемоекачество динамических режимов. Темп разгонаи торможения ветроустановкиопределяется условиями механическойпрочности ветроколеса,; Возможность регулирования ускорения - позволяет использовать изобретениев установках с различными типамиветроколес. 1 ил. 2 и 3 частоты, первый иэ которых подключен к СМ 1 и через звено постоян,ного тока со сглаживающим реактором4 - к второму преобразователю 3, соединенному с сетью 5. Устройство содержит датчики тока б и напряжения 7статора СМ 1, датчик 8 тока в звенепостоянного тока, датчик 9 потока взазоре СМ, входы которого соединеныс выходами датчика 6 тока и датчика 7напряжения статора СМ и входами датчика 10 созе, датчик 11 частоты вращения ротора, датчик 12 ускорения валаСМ,1, вход которого подключен к выходу датчика 11 частоты вращения ротора, датчик 13 выпрямленного напряже-,ния. Устройство содержит задатчикизазоре СМ, соеч 16, задатчик 17 часто. ты вращения, запоминающий блок 18, Выход регулятора 19 потока в зазоре СМ 1 подключен к управляющему входу возбудителя 20, управляющий вход регулятора 19 потока подключен к датчику 9, а задающий - к задатчику 15 потока в зазоре СМ.Выход регулятора 21 тока в звене постоянного тока подключен к управляющему входу второго преобразователя 3 частоты, управляющий вход упомянутого регулятора 21 подключен к датчику 8 тока звена постоянного тока, а задающий вход - к выходу интегратора 22, вход которого соединен с выходами группы управляемых ключей с первого 23 по шестой 28, при этом входы первого 23 и второго 24 ключей этой 2 О ,группы подсоединены к задатчику 14 и датчику 12 ускорения, входы третьего 25 и четвертого 26 ключей подключены к задатчику 16 и датчику 10 сое, а входы пятого 27 и шестого 28 кпючей 25 соединены .с датчиком 8 тока звена постоянного тока и запоминающим устрой-. ством 18, которое через управляемый ключ 29 связано с выходом датчика 8 тока звена постоянного тока. ЗОВыход регулятора 30 выпрямленного напряжения через двенадцатый управляемый ключ 31 соединен с управляющим входом первого преобразователя 2 частоты, управляющий вход регулятора 30 подключен к выходу датчика 13 выпрямленного напряжения, а задающий вход соединен с выходом блока 32 произведения, входы которого подключены к выходу датчика 11 частоты вращения и регулятора 33 частоты вращения, при"чем управляющий вход последнего сое;, динен; с выходом датчика 11 частоты вращения, а задающий вход соединен с выходом интегратора 34, вход которого 45 соединен с выходом управляемых ключей с восьмого по одиннадцатый 35 - 38, при этом входы восьмого 35 и девятого 36 управляемых ключей этой группы подсоединены к датчику 12 и задатчику 14 50усКорения, а входы десятого 3 и одиннадцатого 38 управляеьых ключей соединены с датчиком 11 и задатчиком 17 частоты вращения СМ 1. Выход регулятора 30 выпрямленного напряжения через управляющий ключ 31 подключен к управляющему входу первого преобразователя 2 частоты, Управляющие входы всех упомянутых ключей соединены с выходом блока 39 коммутации управляе мых ключей, содержащего компараторы 40 - 42 и логические элемента И 43 и 44 с инверсными выходами, вход компаратора 40 соединен с выходом датчика 11 частоты вращения, а выход с управляющими входами размыкающих ключей 23, 24, 29 и первыми входами логических элементов И 43 и 44; первый вход компаратора 41 соединен с задатчиком 17 частоты вращения, а второй вход упомянутого компаратора - с выходом датчика 11 частоты вращения, выход компаратора 41 соединен с уп 1 равляющими входами замыкающих ключей 37 и 38 и с вторым входом логического элемента И 43, инверсный .выход которого соединен с управляющими входами замыкающих ключей 35 и 36, первый вход компаратора 42 соединен с выходом задатчика 45 установленного соеф а второй вход данного компаратора соединен с выходом датчика 10 сое с, выход компаратора 42 соединен с управляющими выходами замыкающих ключей 25 и 26 и вторым входом логического элемента И 44, инверсный выход которого соединен с управляющими входами замыкающих ключей.27 и 28.Устройство работает следующим образом.Контур регулирования потока в зазоре СМ воздействует на возбудитель 20 СМ, в результате чего во всех основных рабочих режимах значение потока (р поддерживается равным заданному Ю . Пуск ВЭУ з остановленногоб задсостояния протекает в три этапа,На первом этапе пуска частота вра щения мала (Ю(сд), вследствие чего невозможна естественная коммутация вентилей выпрямителя 2 и осуществляется искусственная коммутация вентилей выпрямителя известным способом, На начальном этапе пуска СМ 1 работает в двигательном режиме и следовательно, выпрямитель 3 переводится в инверторный режим. На первом этапе пуска по сигналу от блока 39 коммутации ключей ключи 35 - 38 и 31 отключены. Канал регулирования углов открытия выпрямителя 2 не работает, На этом этапе поддержание заданного ускорения вала СМ осуществляется за счет регулирования углов открытия ,инвертора 3 - контур регулирования"1 6ВЭУ протекает при постоянстве тока, значение которого равно достигнутому в конце первого этапа пуска, что позволяет осуществить устайчиный переход агрегата из режима потребления в режим выдачи активной мощности и протекает при постоянстве всех регулируемых параметров: потока (6 в зазоре СМ, ускорения а, тока з в звена постоянного тока.Третий этап пуска характеризуется выполнением следующих условий О)к ( я ( д юдам,соя ц 3 савт.е. частота вращения агрегата не достигла заданнага значения юз зд , а значение сая Цдастигло установленного значения. В начале пуска при работе СМ в двигательном режиме совц(0, затем па мере разгона в соответствии с аэродинамической характеристикой нетрокалеса момент на валу СИ растет, меняет знак. Электромагнитный момент СМ можно рассчитать па выражениюМ р 6 з. созс. (1) При р =сопя, =сопя, М э прапарцио 6нален соя.Из (1) очевидно, чта если номинальный момент ВЗУ Мсоответствующий заданному значении ыядЮ 61 ф 1 д то агрегат принципиальна не сможет разогнаться до номинального режима. Поэтому при достижении саяс=-сая , по сигналу ат блока 39 коммутации ключей отключаются ключи 27 и 28 и включаются ключи 25 и 26 этой же группы. В результате этого контур регулиранания тока в звене постоянного тока подчиняется регулированию соя Ц, так как на вход интегратора 22 поступают сигналы от датчика 10 и задатчика 16 сая с и дальнейший разгон агрегата продолжа-. ется при поддержании саяравнымзаданному значению соя Ч д.На этом этапе токв звене постоянного тока нарастает и разгон ВЭУ осуществляется с заданным значением ускорения. Па достижении частотой вращения заданного значения со. - Ы по сигналу от блока 39 коммун задтации ключей отключаются ключи 35 и 36 и включаются ключи 37 и 38, т.е. контур регулирования выпрямленного1 напряжения подчиняется только контуру регулирования частоты нращенич. 5 159996тока звена постоянного тока подчиня ется регулированию ускорения, По сигналу от блока 39 коммутации ключейвключаются ключи 23 и 24 при атключеннь 1 х ключах с третьего па шестой25 - 28, таким образом, на вход интегратора 22 поступают сигналы измерен ного и заданного значений ускорения.Второй этап пуска характеризуетсявыполнением следующих условий"ф( ф 4 сцсов (соя ц,т,е, частота вращения агрегата превысила значения со и стала возможнаестественная коммутация вентилей выпрямителя и при этом значение сов сне достигло установленного значения,На втором этапе пуска канал регулирования углов открытия выпрямителя 20включается в работу. Особенностью этого этапа пуска является также то,что на этом этапе осуществляется переход СМ из двигательного режима в генераторный. Работа предлагаемого устройства на втором этапе пуска.По сигналу ат блока 39 коммутацийключей включаются управляющие ключи35, 36 и 31, Таким образом, в работувступает контур регулирования выпрямленного напряжения, Причем этот контур подчиняется внешнему контуру -регулирования частоты вращения агрегата, а этот контур, в свою. очередь,подчиняется контуру. регулированияускорения агрегата. Через ключи 35и 36 на вход интегратора 34 поступаютсигналы от датчика 12 и задатчика 14ускорения, сигнал с выхода интегратора 34 поступает на задающий вход регу Олятора 33 частоты, н результате чегочастота вращения агрегата изменяетсятак, чта ускорение а равно заданномузначению а д . По сигналу от блока 39коммутации ключей на втором этапе 45пуска размыкаются ключи 23, 24 и 29 изамыкаются ключи 27 и 28, При этом навход интегратора 22 поступают сигналы от датчика 8 тока звена постоянного тока.и от запоминающего устройства 18, на выходе которого запоминается сигнал, пропорциональный значениютока в звене постоянного тока в концепервого этапа запуска. С выхода интегратора сигнал поступает на задающийвход регулятора 21 тока взвене постоянного тока. В результате работыконтура регулирования тока в звенепостоянного тока второй этап запускаДалее в установившемся режиме .устройство работает аналогично известным ветроустановкам в режиме отдачи энергии в сеть, с той лишь разницей, что, благодаря тому, что контур регулирования тока в звене постоянного тока9 Ф подчинен регулированию соз , задание на ток (сигнал на выходе интегратора 22) корректируется в процессе работы машины, поддерживается заданное значение сози, следовательно, увеличивается К 1 Щ установки.Процесс торможения ВЗУ осуществляется аналогично третьему этапу пус 1ка, но заданное значение ускоренияимеет другой знак. Таким образом,пуск и торможение ВЭУ осуществляетсяс заданным ускорением, что увеличивает надежность работы оборудования,при одновременном повышении КПД ветроустановки,Формула из обретения 25. Ветроустановка, содержащая синхронную машину, вал которой соединен с ветроколесом, и два управляемых преобразователя частоты, силовой выход первого из которых подключен к якорным обмоткам синхронной машины, а вход через сглаживающие реакторы - к силовому выходу второго преобразователя частоты, соединенному входом с сетью, датчики тока и напряжения статора синхронной машины, регулятор потока синхронной машины, входы которого соединены с датчиком и задатчиком потока в зазоре синхронной машины, а выход подключен к управляющему входу возбудителя синхронной машины, регулятор тока звена постоянного тока управляющий вход которого соединен с датчиком тока звена посто-янного токо, а выход подключен куправляющему входувторого преобразователя частоты, регулятор выпрямленного напря-, 1жения, управляющий вход которого соединен с датчиком выпрямленного напря- о жения, а задающий вход соединен с вы- ходом блока произведения, входы которого подключены к выходу датчика частотывращения и выходу регулятора частоты вращения синхронной машины, управляю-щий вход последнего подключен к датчику частоты вращения, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повыше,ния надежности КПД путем обеспечения пуска ветроустановки из остановленного состояния и торможения с заданнымускорением и поддержания козй 4 ициента мощности, равным заданному значению в рабочих режимах, дополнительновведены два интегратора, блок памяти,датчик и эадатчик ускорения, датчики задатчик коэФАициентамощности,задатчик установленного значения коэ 4 ициента мощности, двенадцать управляемых ключей, из которых первый,второй и седьмой выполнены размыкающими, а остальные - замыкающими, трикомпаратора и два логических элемента И с инверсными выходами, причемвход первого компаратора подключенк выходу. датчика частоты вращения,а выход - к управляющим входам первого, второго и седьмого размыкающихключей и к первым входам обоих логических элементов И, первый вход второго компаратора соединен с эадатчикомчастоты вращения, а второй вход упомянутого компаратора - с выходом датчика частоты вращения, выход второгокомпаратора соединен с управляющимивходами десятого и одиннадцатого замыкающих ключей и с вторым входомпервого логического элемента И, инверсный выход которого соединен с управляющими входами восьмого и девятого замыкающих ключей, первый входтретьего компаратора подключен к выходу задатчика установленного значения коэ 4 ициента мощности, а его второй вход подключен к выходу датчикакоэффициента мощности, выход этого жекомпаратора подключен к управляющимвх дам третьего и четвертого замыкающих ключей и второму входу второгологического элемента И, инверсный,выход которого соединен с управляющими входами пятого и шестого замыкающих ключей, выходные выводы ключей спервого по шестой подключены к входупервого интегратора, выход которогоподсоединен к задающему входу регулятора тока звена постоянного тока,входные выводы первого и второго управляемых замыкающих ключей подключены соответственно к выходам задатчика и датчика ускорения, вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения, входные выводы третьего и четвертого размыкающих управляемых ключей подключены соответственнок выходам задатчика и датчика коэффициента мощности, первый и второй вхоСоставитель А.Лебедевлинец Техред И,Ходанич Корректор 0Пипл актор Н. Тираж 459 Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 каз 3149 ИИПИ Гос Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород,агарина,10 9 15999 ды которого подключены соответственно к датчикам напряжения и тока статора синхронной машины, входной вывод пятого Управляемого замыкающего ключа подсоединен к выходу датчика тока звена постоянного тока, а входной вывод шестого управляемого замыкающего ключа соединен с выходом блока памяти, вход которого через седьмой 10 управляемый размыкающий ключ связан с выходом датчика тока звена постоянного тока, при этом выходные выводы управлчемых ключей с восьмого по одиннадцатый подключены к входу вто б 3орого интегратора, выход которого подключен к задающему входу регулятора" частоты, входные выводы восьмого и девятого управляемых замыкающих ключей соединены соответственно с датчиком и задатчиком ускорения, входные выводы десятого и одиннадцатого управляемых размыкающих ключей соединены соответственно с выходом датчика и задатчика частоты вращения, при этом выход регулятора напряжения через двенадцатый управляемый замыкающий ключ связан с управляющим. входом первого преобразователя частоты.