Устройство управления ветроэнергетической установкой

Авторы патента:

Цгоев Руслан Сергеевич (RU)

F03D7/02 - когда ось вращения ротора совпадает с направлением ветра

Владельцы патента RU 2549274:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") (RU)

Предлагаемое устройство управления ветроэнергетической установкой может быть использовано в области ветроэнергетики, конкретно - при управлении ветроэнергетической установкой. Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в упрощении ветроэнергетической установки и в повышении ее надежности. Поставленная техническая задача решается тем, что известное устройство управления ветроэнергетической установкой дополнительно снабжено автоматом перекоса вертолета, блок управления лопастями содержит не менее трех блоков управления углом установки лопасти, третий вход блоков управления углом установки лопасти соединен с энергосистемой, при этом входы автомата перекоса вертолета соединены со вторыми тягами, выходы соединены с первыми тягами, а вал ветроколеса является и валом автомата перекоса вертолета. 6 ил.

Предлагаемое устройство может быть использовано в области ветроэнергетики, конкретно - при управлении ветроэнергетической установкой.

Известно устройство управления ветроэнергетической установкой - аналог [К. Mortensen, С. Skamris. The masnedoe wind farm. Demonstration project. ELKRAFT Power Company Ltd, Copenhagen, August, 1989.] мощностью 300 кВт. Ветроколесо выполнено трехлопастным. При этом система регулирования угла установки лопастей размещена в ступице ветроколеса и содержит гидроцилиндр установки общего угла лопастей, а также три защитных гидроцилиндра (по одному для каждой лопасти). Недостатком устройства-аналога является то, что подвод масла к гидроцилиндрам производится через сквозные отверстия, просверленные по всей длине основного вала ветроустановки, что усложняет устройство и снижает надежность всей ветроэнергетической установки.

Известно устройство управления ветроэнергетической установкой - прототип [Патент РФ №2444646, МПК F03D 7/02, приоритет от 17.06.2010 г.], содержащее лопасти ветроколеса, ступицу и вал ветроколеса, мультипликатор, электрогенератор, энергосистему, рычаг и тягу по числу лопастей, блок управления лопастями, датчик скорости ветра, задатчик общего угла установки лопастей и датчик угла установки лопасти ветроколеса, при этом лопасти ветроколеса выполнены каждая с возможностью вращения вокруг своей продольной оси в ступице вала ветроколеса, вал ветроколеса соединен с валом электрогенератора, статорная обмотка которого подсоединена к энергосистеме, каждая лопасть ветроколеса ортогонально ее продольной оси вращения жестко соединена с рычагом, который шарнирно соединен с тягой, на валу ветроколеса жестко расположен блок управления лопастями, кроме того, оно снабжено датчиком углового положения вала ветроколеса, блоком контактных колец и блоками управления углом установки лопасти по числу лопастей ветроколеса, при этом датчик углового положения вала ветроколеса жестко расположен на валу ветроколеса, блок управления лопастями содержит по числу лопастей ветроколеса блоки управления углом установки лопасти, выход каждого из которых соединен с тягой своей лопасти, первый, второй и третий входы блока управления углом установки лопасти соединены соответственно с выходами датчика скорости ветра, задатчика угла установки лопасти и датчика углового положения вала, а четвертый вход указанного блока соединен с выходом блока контактных колец, вход которого соединен с энергосистемой.

Кроме того, блок управления углом установки лопасти снабжен блоком формирования сигнала о высоте расположения лопасти ветроколеса, блоком формирования сигнала о скорости ветра на высоте расположения лопасти ветроколеса, блоком формирования сигнала о скорости ветра на минимальной высоте расположения лопасти ветроколеса, сумматором, функциональным блоком формирования сигнала о приращении угла установки лопасти ветроколеса, блоком формирования сигнала задания угла установки лопасти ветроколеса, регулятором угла установки лопасти ветроколеса, полупроводниковым преобразователем частоты, электродвигателем, системой передачи "винт-гайка", при этом первый, второй и третий входы блока управления углом установки лопасти соединены соответственно с первым входом блока формирования сигнала о скорости ветра на высоте расположения лопасти ветроколеса и входом блока формирования сигнала о скорости ветра на минимальной высоте расположения лопасти ветроколеса, выходы которых подсоединены соответственно к первому и второму входам сумматора, с первым входом блока формирования сигнала задания угла установки лопасти ветроколеса и с входом блока формирования сигнала о высоте расположения лопасти ветроколеса, выход которого соединен со вторым входом блока формирования сигнала о скорости ветра на высоте расположения лопасти ветроколеса, выход сумматора через функциональный блок формирования сигнала о приращении угла установки лопасти ветроколеса соединен со вторым входом блока формирования сигнала задания угла установки лопасти ветроколеса, выход которого соединен со вторым входом регулятора угла установки лопасти ветроколеса, первый вход которого соединен с выходом датчика угла установки лопасти ветроколеса, а выход регулятора соединен со входом управления полупроводникового преобразователя частоты, силовой вход которого соединен с четвертым входом блока управления углом установки лопасти, а силовой выход соединен с электродвигателем, вал последнего соединен через муфту с системой передачи "винт-гайка", гайка которого шарнирно соединена с тягой и с подвижным элементом датчика угла установки лопасти ветроколеса.

Недостатком устройства-прототипа является то, что на валу ветроколеса жестко расположен блок управления лопастями с блоками управления углом установки лопастей по числу лопастей ветроколеса, что усложняет устройство и снижает надежность всей ветроэнергетической установки.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в упрощении ветроэнергетической установки и в повышении ее надежности. Технический эффект заключается в том, что блок управления лопастями и блоки управления углом установки лопасти выполнены неподвижными, что упрощает устройство в целом и повышает его надежность. Указанный технический эффект достигается тем, что известное устройство управления ветроэнергетической установкой, содержащее лопасти ветроколеса, ступицу и вал ветроколеса, мультипликатор, электрогенератор, энергосистему, рычаги и первые тяги по числу лопастей, блок управления лопастями, датчик скорости ветра, задатчик общего угла установки лопастей, блоки управления углом установки лопасти, выход каждого из которых соединен со своей второй тягой, первый и второй входы блоков управления углом установки лопасти соединены соответственно с выходами датчика скорости ветра и задатчика угла установки лопасти, при этом лопасти ветроколеса выполнены каждая с возможностью вращения вокруг своей продольной оси в ступице ветроколеса, вал ветроколеса соединен с валом электрогенератора, статорная обмотка которого подсоединена к энергосистеме, каждая лопасть ветроколеса ортогонально ее продольной оси вращения жестко соединена с рычагом, который шарнирно соединен с первой тягой, согласно изобретению, дополнительно снабжено автоматом перекоса вертолета, установленным на валу ветроколеса, вторыми тягами, блок управления лопастями содержит не менее трех блоков управления углом установки лопасти, третий вход блоков управления углом установки лопасти соединен с энергосистемой, при этом входы автомата перекоса вертолета соединены со вторыми тягами, выходы соединены с первыми тягами. Предлагаемое устройство схематично представлено на рисунках. На Фиг.1 представлена общая схема устройства управления ветроэнергетической установкой. На Фиг.2 представлен блок управления углом установки лопасти. На Фиг.3 представлен поперечный разрез системы передачи "винт-гайка". На Фиг.4 представлен автомат перекоса вертолета. На Фиг.5 представлен график изменения скорости ветра по всей высоте ветроэнергетической установки. На Фиг.6 представлены графики изменения мощностей трехлопастного ветроколеса за один его оборот.

Согласно Фиг.1, устройство управления ветроэнергетической установкой содержит лопасти 1 ветроколеса, ступицу 2 и вал 3 ветроколеса, мультипликатор 4, электрогенератор 5, энергосистему 6, рычаги 7 и первые тяги 8 по числу лопастей, блок 9 управления лопастями, датчик 10 скорости ветра, задатчик 11 общего угла установки лопастей, блоки 12 управления углом установки лопасти, выход каждого из которых соединен со своей второй тягой 13, автомат 14 перекоса вертолета, первый и второй входы блоков 12 управления углом установки лопасти соединены соответственно с выходами датчика 10 скорости ветра и задатчика 11 угла установки лопасти, при этом лопасти 1 ветроколеса выполнены каждая с возможностью вращения вокруг своей продольной оси в ступице 2 ветроколеса, вал 3 ветроколеса соединен (например, через мультипликатор 4) с валом электрогенератора 5, статорная обмотка которого подсоединена к энергосистеме 6, каждая лопасть 1 ветроколеса ортогонально ее продольной оси вращения жестко соединена с рычагом 7, который шарнирно соединен с первой тягой 8, блок 9 управления лопастями содержит не менее трех блоков 12 управления углом установки лопасти, третий вход блоков 12 управления углом установки лопасти соединен с энергосистемой 6, при этом входы автомата 14 перекоса вертолета соединены со вторыми тягами 13, выходы соединены с первыми тягами 8, а вал 3 ветроколеса является и валом автомата 14 перекоса вертолета.

На Фиг.1 условно приведена схема ветроэнергетической установки при двухлопастном выполнении ветроколеса. При однолопастном или многолопастном (например, трехлопастном) выполнении ветроколеса соответственно меняется лишь число элементов 1, 7, 8 (см. Фиг.4). Согласно Фиг.2, первый вход блока 12 управления углом установки лопасти соединен с выходом датчика 10 скорости ветра, обычно выполненный как анемометр, расположенный на гондоле ветроэнергетической установки. Второй вход блока 12 управления углом установки лопасти соединен с выходом задатчика 11 угла установки лопасти. Задатчик 11 угла установки лопасти в простейшем случае представляет собой источник постоянного сигнала. Третий (силовой) вход блока 12 управления углом установки лопасти соединен с энергосистемой 6. При этом первый вход блока 12 управления углом установки лопасти соединен со входом функционального блока 15 формирования сигнала приращения угла установки лопасти ветроколеса, выход которого соединен со вторым входом блока 16 формирования сигнала задания угла установки лопасти ветроколеса. Первый вход блока 16 соединен со вторым входом блока 12. Выход блока 16 соединен со вторым входом регулятора 17 угла установки лопасти ветроколеса, первый вход которого соединен с выходом датчика 18 угла установки лопасти ветроколеса. В простейшем случае датчик 18 выполнен в виде регулируемого резистора с ползунком, перемещение которого пропорционально изменению угла установки лопасти. Выход регулятора 17 соединен со вторым входом (входом управления) полупроводникового преобразователя частоты 19, первый вход (силовой вход) которого соединен с третьим входом блока 12. Полупроводниковый преобразователь частоты 19 выполнен в виде известных или непосредственного преобразователя частоты, или выпрямительно-инверторного устройства (Жемеров Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. М.: "Энергия", 1977). Силовой выход преобразователя частоты 19 соединен с электродвигателем 20. Вал электродвигателя 20 соединен через муфту 21 с винтом 22, который проходит внутри гайки 23. Гайка 23 снаружи снабжена шлицами 24, расположенными во внутренних пазах корпуса 25. Корпус 25 имеет ушки 26 (см. Фиг.3) для жесткого соединения внутри неподвижного блока 12 управления углом установки лопасти. Винт 22, гайка 23 и корпус 25 образуют известную систему передачи "винт-гайка", предназначенную для преобразования вращательного движения в поступательное движение. На Фиг.2 приведен продольный разрез передачи, а на Фиг.3 приведен ее поперечный разрез (1. Машиностроение. Энциклопедия. / Ред. совет: К.В. Фролов (пред.) и др. М.: Машиностроение. 2. Детали машин. Конструкционная прочность. Трение, износ, смазка. Т. IV-1/ Д.Н. Решетов, А.П. Гусенков и др.; Под общ. ред. Д.Н. Решетова. - 864 с.: ил.). Гайка 23 шарнирно соединена со второй тягой 13. Гайка 23 также соединена с подвижным элементом (ползунком) датчика 18 угла установки лопасти ветроколеса.

На Фиг.4 представлен автомат 14 перекоса вертолета. Согласно Фиг.4, на валу 3 расположен цилиндр 27 с возможностью перемещения вдоль вала 3. Над цилиндром 27 соосно расположены кольца 28, 29 и 30. Цилиндр 27 и кольца 28, 29 образуют карданную передачу, поэтому вал 3, цилиндр 27 и кольца 28, 29 вращаются с одной и той же угловой скоростью. Карданная передача (или другие названия: карданный механизм, кардан, карданный шарнир, шарнирная муфта) - это устройство для передачи вращения от ведущего вала (звена) к ведомому звену (валу), оси вращения которых расположены под углом друг к другу [Малаховский Я.Э., Лапин А.А., Веденеев Н.К. Карданные передачи, М., 1962]. Вращающееся кольцо 29 и не вращающееся кольцо 30 образуют подшипник. Наружное кольцо 30 подшипника соединено с тремя вторыми тягами 13, сдвинутыми в пространстве на 120 градусов. В свою очередь, внутреннее кольцо 29 подшипника через равномерно распределенные по кругу первые тяги 8 по числу лопастей 1 ветроколеса шарнирно соединено с рычагами 7 лопастей 1. Вторые тяги 13 соединены со своими блоками 12 управления углом φ установки лопасти 1 ветроколеса. Элементы 27-30 образуют автомат перекоса вертолета, изобретенный Б.Н. Юрьевым в 1911 г. [Изаксон А.М. Советское вертолетостроение, М., 1964].

Устройство работает следующим образом. Каждая лопасть 1 ветроколеса в течение каждого оборота последовательно проходит крайнее нижнее, горизонтальное и крайнее верхнее положения.

Скорость ветра U_hi на высоте h_i текущего расположения лопастей ветроколеса определяется по формуле

где h₀ - высота оси вращения ветроколеса; U₀ - скорости ветра на высоте h₀; b - показатель степени, обычно в среднем за год для открытой местности принято значение b=0,2 (Бурмистров А.А., Виссарионов В.И., Дерюгина Г.В. и др. Методы расчета ресурсов возобновляемых источников энергии.; под ред. В.И. Виссарионова. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007.). Согласно этой формуле, на Фиг.5 представлен график (кривая 1) изменения скорости ветра при U₀=15 м/с по всей высоте для ветроэнергетической установки Российского производства типа "Радуга 1" мощностью 1 МВт с радиусом трехлопастного ветроколеса R_BK=24 м, установленной в Калмыкии недалеко от г.Элисты (Селезнев И.С. Состояние и перспективы работ МКБ "Радуга" в области ветроэнергетики. Конверсия в машиностроении - Conversion in machine building of Russia, 1995, №5). Кроме того, на Фиг.5 горизонтальные линии 2, 3, 4 соответствуют высотам h₀=40 м, h_max=h₀+R_BK=40+24=64 м, h_min=h₀-R_BK=40-24=16 м; вертикальные линии 5, 6, 7 соответствуют скоростям ветра U₀=15 м/с, U_max=16,4784 м/с, U_min=12,4883 м/с на этих высотах.

По сигналу от датчика 10 скорости ветра U₀ на высоте оси вращения ветроколеса функциональный блок 15 формирует текущее значение сигнала о приращении угла установки лопасти Δφ_i ветроколеса согласно выражению

Функция f_i может быть любой (это зависит от открытости ветрам местности), например - это постоянный коэффициент пропорциональности k_i. Рассмотрим простой случай. Как отмечалось, три вторые тяги 13 соединены шарнирно с внешним кольцом 30 автомата 14 перекоса вертолета со сдвигом 120 градусов. Примем, что первое из этих соединений (с индексом "1") расположено строго в верхнем вертикальном положении. Примем также, что для этого соединения k₁=0, т.е. в верхнем положении лопасти приращение угла установки лопасти Δφ₁=0. Два других соединения (с индексами "2" и "3") расположены внизу строго симметрично относительно первого соединения (т.е. сдвинуты в пространстве относительно первого соединения соответственно на +120 и -120 градусов). При этом k₂=k₃ принимают согласно функции f_i такие значения, что обеспечивают выполнение равенства, например, Δφ₂=Δφ₃=5°. Это значит, что в течение одного оборота в нижнем положении лопасти ее угол установки увеличится на 5°.

Сигнал с выхода задатчика 11 общего угла φ₀ установки лопастей и сигнал с выхода блока 15 поступают соответственно на первый и второй входы блока 16, формирующего сигнал задания угла установки лопасти φ_задi в виде

Сигнал с выхода датчика 18 угла φ_дi установки лопасти ветроколеса и сигнал φ_задi с выхода блока 16 поступают соответственно на первый и второй входы регулятора 17, реализующего, например, пропорционально - интегрально - дифференциальное (ПИД) регулирование угла φ_i установки лопасти ветроколеса:

где p - символ дифференцирования, k_пр, k_инт, k_диф - коэффициенты соответственно пропорционального, интегрального и дифференциального регулирования.

Сигнал с выхода регулятора 17 поступает на вход управления полупроводникового преобразователя частоты 19, преобразующего напряжение своего силового входа в напряжение требуемой амплитуды и частоты на своем силовом выходе для питания электродвигателя 20. При этом вал электродвигателя 20 через муфту 21 вращает винт 22, который проходит внутри гайки 23. Так как гайка 23 снаружи снабжена шлицами 24, расположенными во внутренних пазах корпуса 25, то при вращении винта 22 гайка 23 перемещается вдоль корпуса 25, жестко соединенного с неподвижным блоком 12 управления углом установки лопасти. При перемещении гайки 23 одновременно перемещаются связанные с ней тяга 13 лопасти и ползунок датчика 18 угла установки лопасти ветроколеса. Величина и направление этого перемещения определяются продолжительностью и направлением вращения электродвигателя. Так как при перемещении ползунка меняется и сигнал с выхода датчика 18 угла φ_дi установки лопасти ветроколеса, то регулятор 17 будет реализовывать указанное ПИД регулирование. При этом величины коэффициентов регулирования устанавливаются такими, чтобы всегда выполнялось условие

Это обеспечивает требуемый угол наклона автомата перекоса (т.е. все три его кольца меняют плоскость относительно вала 3, что видно на Фиг.4). Изменение угла наклона автомата перекоса в свою очередь перемещает первые тяги 8 так, что плавное изменяется угол установки каждой лопасти в течение каждого оборота ветроколеса, когда лопасть проходит из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее положение и наоборот.

Следует уточнить, что при вращении ветроколеса управление углом φ установки его лопастей 1 осуществляется двумя независимыми процессами: циклического управления с помощью угла Δφ_i шагом лопастей 1 и управления с помощью угла φ₀ общим шагом лопастей 1. Циклическое управление шагом лопастей выполняется автоматом перекоса. Под действием тяг 13 управления кольца 28, 29 и 30 автомата перекоса наклоняются благодаря карданной передаче, вызывая через тяги 8 управляющими лопастями синусоидальное изменение углов Δφ_i установки лопастей 1 в заданном диапазоне (в нашем примере 0≤Δφ_i≤5°). В свою очередь это вызывает появление синусоидальной составляющей в крутящем моменте, а следовательно, в развиваемой ветроколесом мощности.

Управление общим углом φ₀ установки всех лопастей 1 осуществляется одновременным поворотом каждой из них в своем осевом подвижном соединении относительно продольной оси лопасти посредством рычагов 7 и тяг 8 и служит для изменения общего режима ветроколеса при заданной скорости вращения: при одновременном увеличении угла установки всех лопастей мощность увеличивается; при одновременном уменьшении углов - уменьшается.

При этом на Фиг.5 представлены графики изменения мощностей трехлопастного ветроколеса за один оборот для указанной ветроэнергетической установки "Радуга 1". Графики 3 и 4 характеризуют, соответственно, суммарную и среднюю от этой суммарной (т.е. интегральную) мощности ветроколеса при плавном регулировании предлагаемым способом углов установки его лопастей в диапазоне 0°≤φ_i≤5°. Согласно графику 3, суммарная мощность за один оборот ветроколеса совершает три колебания в диапазоне 1,3646 МВт≤Р_сум≤1,4618 МВт, а согласно графику 4 средняя мощность равна Р_ср≈1,4197 МВт. Там же для сравнения приведены графики 1 и 2 - соответственно суммарной и средней мощностей ветроколеса при угле установки его лопастей φ₀=Δφ_i=0°=const, т.е. без регулирования предлагаемым способом углов установки лопастей. При этом график суммарной мощности за один оборот ВК совершает также три колебания в диапазоне 1,3065 МВт≤Р_сум(φ=0)≤1,3747 МВт, а средняя мощность равна Р_ст(φ=0)≈1,354 МВт.

Из сравнения Р_ср и Р_ср(φ=0) очевидно повышение использования установленной мощности ветроэнергетической установки при предлагаемом регулировании углов установки лопастей ветроколеса, что в свою очередь позволяет увеличить выработку электроэнергии ветроэнергетической установкой. Одновременно упрощена ветроэнергетическая установка (т.к. блок 9 управления лопастями и блоки 12 управления углом установки лопасти выполнены неподвижными) и повышена ее надежности (т.к. автомат перекоса 14 обладает наивысшей авиационной надежностью).

Устройство управления ветроэнергетической установкой, содержащее лопасти ветроколеса, ступицу и вал ветроколеса, мультипликатор, электрогенератор, энергосистему, рычаги и первые тяги по числу лопастей, блок управления лопастями, датчик скорости ветра, задатчик общего угла установки лопастей ветроколеса, блоки управления углом установки лопасти, выход каждого из которых соединен со своей второй тягой, первый и второй входы блоков управления углом установки лопасти соединены соответственно с выходами датчика скорости ветра и задатчика угла установки лопасти, при этом лопасти ветроколеса выполнены каждая с возможностью вращения вокруг своей продольной оси в ступице ветроколеса, вал ветроколеса соединен с валом электрогенератора, статорная обмотка которого подсоединена к энергосистеме, каждая лопасть ветроколеса ортогонально ее продольной оси вращения жестко соединена с рычагом, который шарнирно соединен с тягой, отличающееся тем, что, оно дополнительно снабжено автоматом перекоса вертолета, установленным на валу ветроколеса, вторыми тягами, блок управления лопастями содержит не менее трех блоков управления углом установки лопасти, третий вход блоков управления углом установки лопасти соединен с энергосистемой, при этом входы автомата перекоса вертолета соединены со вторыми тягами, выходы соединены с первыми тягами.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии. Ветроэнергетическая установка содержит башню, выполненную в виде тетраэдра, имеющего ребра и углы, а также ветроколесо и генератор.

Устройство регулирования шага лопастей ветрогенератора // 2527919

Изобретение относится к устройству регулирования шага лопастей ветрогенератора. Устройство предназначено для регулирования шага лопастей 6, шарнирно закрепленных посредством концевых крепежных частей 7 в радиально-упорных подшипниках 5.

Способ управления ветроэнергетической установкой с двумя ветроколесами и устройство для его реализации // 2522256

Изобретения относятся к ветроэнергетике и могут быть использованы при управлении ветроэнергетической установкой (ВЭУ) с двумя ветроколесами. Способ управления заключается в том, что формируют сигнал о скорости ветра на высоте оси вращения одновременно работающих двух соосных ветроколес с равными числами n лопастей, оба ветроколеса синхронно вращают в одну и ту же сторону, измеряют угол α между продольными осями, например, первых лопастей обоих ветроколес при скорости ветра, когда ВЭУ развивает мощность, равную или превышающую номинальную мощность, устанавливают второе ветроколесо по отношению к первому при угле α≈0 при скорости ветра, когда ВЭУ развивает мощность, меньшую номинальной мощности, по мере снижения скорости ветра пропорционально увеличивают значение угла α так, чтобы при минимальной рабочей скорости установилось значение α ≈ π n .

Ветроэлектроагрегат // 2514520

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроэлектроагрегат, содержащий поворотное основание, с неподвижной и подвижной частями, башню с противовесом, траверсу, поворотные стойки с магнитопроводами и ветроколесами со втулками и с роторными элементами, направляющий элемент.

Ветроколесо // 2494283

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к регулируемым ветроколесам. Ветроколесо содержит основание с подшипниками, горизонтальный вал, лопасти, роторы, имеющие магнитный контакт со статорами, установленными на основании, редукторы.

Центробежный регулятор угла установки лопастей ветроколеса // 2487266

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано в устройствах автоматического регулирования угла установки лопастей ветродвигателя. .

Блочная ярусная ветровая электростанция // 2487264

Изобретение относится к ветроэнергетике. .

Адаптивное ветроколесо // 2484299

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к регулируемым ветроколесам. .

Механизм поворота лопастей ветроколеса // 2480619

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для регулирования работы ветродвигателя с быстроходным ветроколесом и для защиты лопастей ветроколеса от повреждения при сильном ветре.

Способ регулирования ветроэнергетической установки и устройство для его реализации // 2468251

Цилиндрическая ветротурбина // 2563558

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам с главным валом ветротурбины, параллельным ветровому потоку. Цилиндрическая ветротурбина установлена на валу ветроэнергетической установки и содержит лопасти, размещенные на радиальных штангах. Каждая лопасть имеет аэродинамический профиль. Ветротурбина выполнена в виде цилиндра и установлена на главном горизонтальном валу. На этом же валу расположен конический редуктор, втулки с подшипниками, обеспечивающими вращение главного вала. Поверхность цилиндра примыкает к переднему и заднему колесам. Колеса состоят из ободов, ступиц, радиальных штанг. Ступицы закреплены на главном горизонтальном валу ветроэнергетической установки. Радиальные штанги выполнены плоскими. Радиальные штанги соединяют обода колес со своими ступицами. Колеса имеют по N>2 симметрично расположенных штанг. Положение штанг заднего колеса сдвинуто относительно штанг переднего на угол β. Угол β задает угол атаки α для всех N лопастей и фиксируется ступицей заднего колеса. На штангах находятся точки крепления ближайших боковин всех N лопастей. К одноименным точкам крепления штанг на ободах обоих колес крепятся N ребер. К ребрам подсоединены противоположные боковины соответствующих лопастей. К задней кромке N лопастей на шарнире прикреплены закрылки с нагрузочными планками на их нижней кромке и ограничителями, совпадающими по направлению с нижней плоскостью лопастей. Технический результат заключается в простоте и надежности конструкции и отсутствии вибрационных шумов. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Регулировочное устройство для регулирования угла установки роторной лопасти ветроэнергетической установки // 2563883

Изобретение относится к энергетике, к ветроэнергетическим установкам. Технический результат состоит в упрощении регулирования и повышении надежности. Регулировочное устройство для регулирования угла установки роторной лопасти ветроэнергетической установки содержит серводвигатель для перемещения роторной лопасти с целью изменения угла установки, управляющий блок для управления серводвигателем с помощью электрического тока. Управляющий блок подключен к сети электроснабжения. Устройство аварийного электроснабжения для снабжения электрическим током и управления серводвигателем используется в случае выхода из строя сети электроснабжения. Устройство аварийного электроснабжения имеет электрический аккумулятор для накопления электрической энергии для обеспечения электрического тока для управления серводвигателем. Управляющий блок предназначен для зарядки электрической энергией электрического аккумулятора устройства аварийного электроснабжения. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ эксплуатации ветроэнергетической установки в условиях обледенения // 2567616

Настоящее изобретение относится к способу эксплуатации ветроэнергетической установки в условиях обледенения, к ветроэнергетической установке и к ветроэнергоцентру с множеством ветроэнергетических установок. Способ эксплуатации ветроэнергетической установки (1) с гондолой (2) с электрическим генератором и связанным с генератором аэродинамическим ротором (3) с одной или несколькими роторными лопастями (4) включает этапы эксплуатации ветроэнергетической установки (1), если осаждение льда на роторных лопастях (4) может быть надежным образом исключено, и остановки ветроэнергетической установки (1), если на роторных лопастях (4) распознано осаждение льда, и остановки или предотвращения повторного запуска с задержкой по времени ветроэнергетической установки (1), если осаждение льда не распознано, но его следует ожидать, и/или разрешения повторного запуска с задержкой по времени ветроэнергетической установки (1), если условие остановки, которое привело к остановке ветроэнергетической установки (1), вновь устранено, и осаждение льда не было распознано, и осаждения льда или образования осаждения льда не следует ожидать. Изобретение направлено на улучшение распознавания осаждения льда на роторных лопастях ветроэнергоустановок. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Ветроэнергетическая установка и способ эксплуатации ветроэнергетической установки // 2569121

Изобретение относится к способу управления ветроэнергетической установкой и к ветроэнергетической установке. Способ управления подключенной к электрической сети ветроэнергетической установкой с генератором с аэродинамическим ротором с регулируемой скоростью вращения включает этап эксплуатации ветроэнергетической установки в оптимальной относительно преобладающих условий ветра рабочей точке с оптимальной скоростью вращения и этап эксплуатации ветроэнергетической установки в переходный период времени или длительно в неоптимальной рабочей точке с неоптимальной скоростью вращения. При этом неоптимальная скорость вращения больше оптимальной скорости вращения. Изобретение направлено на улучшение поддержания электрической сети. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Конструкция ветроэнергетической установки // 2572252

Изобретение относится к области ветроэнергетической техники, в частности к конструкциям ветроустановок с горизонтальной осью вращения. Конструкция ветроэнергетической установки, содержащая мачту с горизонтальной поворотной платформой, на которой установлены электрогенератор и ветротурбина с лопастями, механическую передачу вращения от вала ветротурбины к валу электрогенератора. Аэродинамический профиль лопасти разделен на сегменты, которые имеют возможность независимо друг от друга изменять угол установки на основе информации, поступающей с датчиков давления, расположенных на каждом сегменте. Изобретение направлено на улучшение регулирования угла установки лопасти с учетом неравномерности ветрового потока. 2 ил.

Двухроторная ветроэнергетическая установка (варианты) // 2574194

Изобретение относится к группе двухроторных ветроэнергетических установок. Каждая из двухроторных ветроэнергетических установок включает размещенные на башне ветротурбину с двумя соосными роторами на поворотной платформе, трансмиссию, системы управления углами установки лопастей и положения платформы, электрогенератор. При этом каждый ротор ветротурбины имеет число лопастей более 3-х, которые спроектированы как вращающиеся крылья, суммарная лобовая площадь лопастей на номинальном режиме работы составляет 0,3÷0,5 от площади, ометаемой лопастями поверхности. Лопасти во втулке установлены на подшипниках скольжения, в которых применяется твердая смазка на основе дихалькогенидов металлов в сочетании с керамической втулкой. Электрогенератор с вертикальной осью вращения ротора размещен в верхней части неподвижной башни, статор генератора закреплен к башне, ось ротора электрогенератора расположена вертикально и совпадает с осью вращения поворотной платформы. Привод от ветротурбины к генератору выполнен с помощью конической зубчатой передачи. Мультипликатор представляет собой двухконтурный зубчатый механизм, размещенный в одном корпусе, каждый контур которого передает движение и крутящий момент от одного из роторов ветротурбины независимо от движения другого контура, а кинематическая схема контура представляет собой планетарный редуктор и зубчатый одноступенчатый перебор. Трехвальный соосный зубчатый редуктор установлен между мультипликатором и ротором электрогенератора, кинематическая схема которого выполнена по условиям Δω1=К·Δω2, где Δω1 - изменение угловой скорости входного внутреннего вала; Δω2 - изменение угловой скорости входного внешнего вала; К - постоянный коэффициент, который зависит только от кинематической схемы редуктора; число лопастей ветротурбины выбрано по условию: число лопастей одного ротора - Z, число лопастей другого ротора - (Z+1). На внешнем валу ветротурбины выполнена удлиняющая проставка, в конце которой установлен передний подшипник внутреннего вала. Алгоритм управления углами поворота лопастей одного ротора β1=f(υ), т.е. угол установки лопасти есть функция только скорости ветра, а другого ротора nген=const, β2=υar, т.е. обороты генератора поддерживаются постоянными за счет изменения углов установки лопастей другого ротора, где β1 - угол установки одного ротора; υ - скорость ветра; nген - обороты электрогенератора; β2 - угол установки другого ротора; υar - переменная величина. Изобретение направлено на расширение арсенала двухроторных ветроэнергетических установок. 9 н.п. ф-лы, 12 ил., 3 табл.

Способ эксплуатации ветроэнергетической установки // 2584630

Изобретение относится к способу эксплуатации ветроэнергетической установки, к ветроэнергетической установке и ветряному парку из ветроэнергетических установок. Способ эксплуатации ветроэнергетической установки заключается в том, что ветроэнергетическую установку по выбору эксплуатируют в первом или во втором рабочем режиме. Ветроэнергетическая установка в первом рабочем режиме вырабатывает столько электрической мощности, сколько это возможно при преобладающем ветре и расчетных параметрах ветроэнергетической установки, и ветроэнергетическая установка во втором рабочем режиме вырабатывает меньше электрической мощности, чем в первом рабочем режиме, причем ветроэнергетическую установку в первом рабочем режиме регулируют с помощью первого набора установочных параметров, а во втором рабочем режиме регулируют с помощью второго набора установочных параметров, который отличается от первого набора установочных параметров. Если ветроэнергетическая установка эксплуатируется во втором рабочем режиме, то мощность или разность мощностей, максимально производимую при первом наборе установочных параметров, определяют как разницу между этой максимально производимой мощностью и мощностью, производимой в данный момент во втором рабочем режиме, в зависимости от второго набора установочных параметров, и/или второй набор установочных параметров выбирают в зависимости от требуемого снижения мощности. Изобретение направлено на максимально точное и надежное поддержание, регулирование и/или определение разницы в мощности. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Ветроэнергетическая установка и способ управления ветроэнергетической установкой или ветровой электростанцией // 2591366

Изобретение относится к ветроэнергетической установке (100), содержащей гондолу (104) и ротор (106), первый и/или второй микроволновый и/или радиолокационный измерительный блок (1100, 1200) для излучения микроволновых и/или радиолокационных сигналов и для регистрации отражений микроволновых и/или радиолокационных сигналов для получения данных о ветре и/или метеорологических данных или информации относительно поля ветра спереди и/или сзади ветроэнергетической установки (100), и систему управления ветроэнергетической установкой, которая управляет работой ветроэнергетической установки (100) в зависимости от данных, регистрируемых с помощью первого и/или второго измерительного блока (1100, 1200). Изобретение направлено на уменьшение аэродинамической нагрузки на ветроэнергетическую установку. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 13 ил.

Ветряная турбина с горизонтальной осью и вторичным ветряным ротором // 2599223

Изобретение относится к ветряным турбинам. Ветряная турбина (1) для преобразования энергии ветра в электроэнергию содержит гондолу (2), имеющую головную часть (11) и хвостовую часть (12), первичный ветровой ротор (3), установленный с возможностью вращения относительно гондолы (2) вокруг первичной оси вращения (А1) и содержащий первичную группу лопастей (4), ступицу (5) для крепления вышеупомянутых лопастей (4), выступающую из головной части (11) гондолы (2), а также вал, предназначенный для его вращения с помощью первичного ветрового ротора (3), по меньшей мере один первичный электрогенератор, содержащий по меньшей мере первичный электрический статор, неподвижно закрепленный в вышеупомянутой гондоле (2), и первичный электрический ротор, неподвижно закрепленный на вышеупомянутому валу или установленный с возможностью соединения с вышеупомянутым валом, причем первичный электрогенератор предназначен для преобразования энергии ветра, получаемой вышеупомянутой первичной группой лопастей (4), в электроэнергию. При этом ветряная турбина (1) содержит вторичный ветровой ротор (15), установленный с возможностью вращения на хвостовой части (12) и содержащий вторичную группу лопастей (25), расположенных с возможностью вращения вокруг вторичной оси (А2), перпендикулярной первичной оси вращения (А1), хвостовая часть (12) содержит вилку (6), имеющую два опорных кронштейна (16), каждый из которых изогнут и имеет колено (26) и между которыми с возможностью вращения закреплен вторичный ветровой ротор (15). Изобретение направлено на непрерывную выработку электроэнергии вне зависимости от скорости ветра. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ управления ветроэнергетической установкой // 2600846

Изобретение относится к способу управления ветроэнергетической установкой, включающему в себя этапы, на которых: обнаруживают внутренний, выдаваемый установкой аварийный сигнал, указывающий на ее неполадку, принимают по меньшей мере один внешний, выданный вне установки аварийный сигнал, указывающий на неполадку другой установки, оценивают внутренний аварийный сигнал в зависимости от по меньшей мере одного внешнего аварийного сигнала. Изобретение направлено на повышение надежности распознавания аварийных сигналов и предотвращение ложных тревог. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.