Преобразовательный агрегат для передачи энергии от ветроэнергетических установок

(51) 02 9/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ энергии,упрощение схемы системы преобразовательных агрегатов,повышение надежности работы и упрощение эксплуатации. Эта задача решается путем введения в схему агрегатов дополнительных элементов инвертора с системой управления, содержащей датчик и регулятор тока, и соответствующим включением элементов силовой цепи и схемы управления агрегатами. Технический результат - уменьшаются потери энергии в системе ее преобразования и передачи потребителям упрощается схема системы преобразовательного агрегата,повышается надежность работы и упрощается эксплуатация,упрощается контроль работы агрегатов.(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ ОТ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК(57) Техническая задача, решаемая с помощью предлагаемого изобретения уменьшение потерь Изобретение относится к области электроэнергетики,в частности к ветроэнергетическим установкам. Техническая задача - упрощение схемы передачи энергии от ветродвигателей до потребителей, уменьшения потерь энергии, повышение надежности системы передачи энергии, уменьшение стоимости. Известная электромеханическая станция Дьяков А.Ф, Перминов Э.М., Шакорян Ю.Г. Ветроэнергетика России Состояние и перспективы развития. - М.Издательство МЭИ., с.81-84. содержит несколько ветроэнергетических установок с синхронными генераторами переменного тока и электромеханический преобразователь из двух электрических машин Статорная обмотка генератора переменного тока электромеханического преобразователя подключена к шинам переменного тока станции. Недостатки. Наличие в схеме станции машины постоянного тока. Наиболее слабым узлом этой машины является коллектор, что снижает надежность работы и усложняет эксплуатацию. Известная. Ветроэнергетическая станция Патент РФ 2422674,дата публикации,27.06.2011, взятая за прототип, содержит несколько ветроэнергетических установок с генераторами переменного тока и электромеханический преобразователь из двух электрических машин,статорная обмотка генератора переменного тока которого подключена к шинам переменного тока станции,двигатель электромеханического преобразователя выполнен, как электрическая машина переменного тока с числом пар полюсов,равным числу ветроэнергетических установок станции,а статорные обмотки двигателя электромеханического преобразователя соединены со статорными обмотками генераторов ветроэнергетических установок, при этом обмотка одной пары полюсов статора двигателя соединена со статорной обмоткой генератора только одной из ветроэнергетических установок. Если двигатель электромеханического преобразователя выполнен в виде синхронной машины переменного тока,генераторы ветроэнергетических установок выполнены в виде асинхронных машин переменного тока. Недостатками прототипа наличие двух дополнительных электромеханических преобразователей. Это обуславливает значительные дополнительные потери (в механической и электрической части), усложнение эксплуатации увеличение стоимости и габаритов. Задача предлагаемого изобретения - уменьшение потерь энергии, упрощение схемы системы преобразовательного агрегата,повышение надежности работы и упрощения эксплуатации. Для достижения поставленной цели в электрическую схему преобразовательных агрегатов,содержащих ветроэнергетические установки с ветродвигателями, синхронными генераторами,статорные обмотки которых подключены к выпрямителям, дополнительно в схему введен инвертор, содержащий схему 2 управления с обратной связью по току с регулятором тока. Техническая задача предлагаемого изобретения уменьшение потерь энергии, упрощение схемы системы преобразовательного агрегата, повышение надежности работы и упрощения эксплуатации. Упрощение контроля за режимом работы агрегатов. Преобразовательные агрегаты для передачи энергии от ветроэнергетических установок (фиг.) состоят из ветродвигателей 1,2,3,4, синхронных генераторов 5,6,7,8, вторичные обмотки которых подключены к выпрямителям 9,10,11,12, которые включены в одну цепь с реактором, 13 инвертором 14 и датчиком тока, выход которого через резистор 16 и напряжение задания через резистор 17 подключены ко входу регулятора 18, выход которого подключен к системе импульсно-фазового управления (СИФУ) инвертором 19, выход инвертора подключен к источнику реактивной мощности 20 и силовому трансформатору 21, через который происходит согласование выходных напряжений ветроэнергетических установок и сети,в которую передается энергия. Преобразовательные агрегаты для передачи энергии от ветроэнергетических установок работают следующим образом. Выходное напряжение выпрямителей 9,10,11, и 12 (их может быть значительно больше) суммируется и через реактор 13 подводится к инвертору 14. Инвертором 14 энергия постоянного тока преобразуется в энергию переменного тока и через согласующий трансформатор передается в сеть. Система управления инвертором, состоящая из датчика тока 15, регулятора тока на операционном усилителе (ПИ-регулятор) стабилизирует ток в силовой цепи агрегатов. На вход регулятора 18 подаются два сигнала Сигнал (напряжение) задания тока нагрузки, подается через резистор 17 на вход регулятора тока 18. На этот же вход подается сигнал обратной связи от датчика тока 15 через резистор 16. Регулятор тока является ПИ-регулятором. При равенстве сигналов обратной связи и задания напряжение на входе регуляторов равно нулю, а выходной сигнал регулятора имеет величину, при которой ток в силовой цепи равен заданному значению и (в - и)/ (в - суммарное напряжение выпрямителей, и - встречное напряжение инвертора, суммарное сопротивление силовой части. При изменении выходного напряжения выпрямителей (в основном из-за изменения скорости ветра) изменится и ток в силовой цепи. Для поддержания тока в силовой цепи на заданном уровне необходимо изменять и напряжение инвертора. Эта задача решается с помощью регулятора тока. При уменьшении тока в силовой цепи уменьшится и выходное напряжение датчика тока. На входе регулятора появится разность сигналов. При этом будет изменяться выходное напряжение регулятора тока, являющееся управляющим напряжением для системы импульсно-фазового управления,а угол регулирования управляющих импульсов будет смещаться в сторону уменьшения напряжения инвертора до тех пор, пока ток достигнет заданной величины. Аналогично схема работает при увеличении выходного напряжения выпрямителей,но теперь управляющие импульсы смещаются в сторону увеличения напряжения инвертора. Таким образом, происходит стабилизация тока в силовой цепи, и большие колебания частоты и величины выходного напряжения выпрямителей не влияют на качество энергии и не приводит к ухудшению работы системы преобразования и передачи электрической энергии от ветродвигателей к потребителям. Следует также отметить, что в предлагаемой системе режим работы не зависит от режима работы нагрузки. В прототипе и в других установках при отключении нагрузки необходимо контролировать и производить определенные переключения. В предлагаемой системе нет необходимости в контроле нагрузки и соответствующих переключений. Здесь энергия от ветроустановок передается в питающую сеть. Из анализа работы агрегатов очевидны следующие их достоинства- качество электроэнергии, поступающее от генераторов (колебания величины и частоты,напряжения, поступающего от генераторов к выпрямителям), не влияет на работу агрегатов и качество энергии, передаваемой через инвертор в сеть- отсутствие дополнительных электрических машин в системе преобразования и передачи энергии упрощает обслуживание, уменьшает потери энергии и стоимость электрооборудования- структура силовой части системы очень проста и позволяет наращивать количество установок без сколько-нибудь существенного усложнения схемы агрегатов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Преобразовательный агрегат для передачи энергии от ветроэнергетических установок,содержащий несколько ветроэнергетических установок с синхронными генераторами, через обмотки статора которых производится отбор энергии ветра, отличающийся тем, что в схему агрегатов дополнительно введены реактор, инвертор с системой управления, содержащей датчик и регулятор тока, статорные обмотки генераторов подключены к выпрямителям, соединенным последовательно с реактором, инвертором и датчиком тока, выход датчика тока и сигнал задания на ток включены через резисторы ко входу регулятора тока, выход которого подключен ко входу системы импульсно - фазового управления,выход инвертора подключен к источнику реактивной мощности и согласующему трансформатору, вторичные обмотки которого подключены к питающей сети.