Устройство стабилизации напряжения ветроэнергетической установки

Авторы патента:

H02P9/305 - Устройства для управления электрическими генераторами с целью получения требуемого значения выходных параметров (выполненные по системе генератор - двигатель, т.е. по системе Вард-Леонарда H02P 7/34; питание электросети от двух и более генераторов H02J; для зарядки батарей H02J 7/14)

H02P9/30 - полупроводниковых приборов

Владельцы патента RU 2724622:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" (RU)

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для преобразования энергии ветра в электрическую энергию при стабильных параметрах выходного напряжения. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности работы устройства. Технический результат достигается тем, что в устройстве стабилизации напряжения ветроэнергетической установки содержатся: ветроколесо (1), асинхронный генератор (3), блок конденсаторов возбуждения (7) и система стабилизации напряжения (8), согласно изобретению система стабилизации напряжения (8) содержит блок регулировочных конденсаторов (9), выпрямительный блок (10), полевой транзистор (11), согласующий конвертор (12), трансформаторно-выпрямительный блок (13), причем первый, второй и третий входы трансформаторно-выпрямительного блока (13) являются входами системы стабилизации напряжения (8), отрицательный выходной вывод трансформаторно-выпрямительного блока (13) через согласующий конвертор (12) соединен с затвором полевого транзистора (11), положительный выходной вывод трансформаторно-выпрямительного блока (13) через согласующий конвертор (12) соединен с истоком полевого транзистора (11) и первым входом выпрямительного блока (10), сток полевого транзистора (11) соединен со вторым входом выпрямительного блока (10), выход выпрямительного блока (10) через блок регулировочных конденсаторов (9) соединен с выводами (4), (5) и (6) асинхронного генератора (3) и входом блока конденсаторов возбуждения (7). 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для преобразования энергии ветра в электрическую энергию при стабильных параметрах выходного напряжения.

Известно устройство (патент РФ №2225531, F03D 7/04, Бюл. №7, 2004), состоит из асинхронного многоскоростного генератора, блока коммутации, устройства стабилизации напряжения, конденсаторов возбуждения и дополнительных конденсаторов, электромагнитной муфты и системы стабилизации частоты.

Наиболее близким по техническому решению является устройство (патент РФ №2499352, Н02Р 9/06, Бюл. №32, 2013), состоящее из ветроколеса, асинхронного генератора, блока конденсаторов возбуждения и системы стабилизации напряжения.

Недостатками устройства является сложная конструкция системы стабилизации напряжения, что снижает показатели его надежности.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности работы системы стабилизации напряжения.

Технический результат достигается тем, что в устройстве стабилизации напряжения ветроэнергетической установки, содержащем ветроколесо, асинхронный генератор, блок конденсаторов возбуждения и систему стабилизации напряжения, согласно изобретению система стабилизации напряжения содержит блок регулировочных конденсаторов, выпрямительный блок, полевой транзистор, согласующий конвертор, трансформаторно-выпрямительный блок, причем первый, второй и третий входы трансформаторно-выпрямительного блока являются входами системы стабилизации напряжения, отрицательный выходной вывод трансформаторно-выпрямительного блока через согласующий конвертор соединен с затвором полевого транзистора, положительный выходной вывод трансформаторно-выпрямительного блока через согласующий конвертор соединен с истоком полевого транзистора и первым входом выпрямительного блока, сток полевого транзистора соединен со вторым входом выпрямительного блока, выход выпрямительного блок а через блок регулировочных конденсаторов соединен с выводами асинхронного генератора и входом блока конденсаторов возбуждения.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что в устройстве используется полевой транзистор в качестве управляемого переменного резистора для изменения напряжения на регулировочных конденсаторах, что упрощает конструкцию системы стабилизации напряжения и, таким образом, позволяет повысить надежность работы устройства стабилизации напряжения ветроэнергетической установки.

По данным научно-технической и патентной литературы, авторам неизвестна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение технического решения, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения изобретательскому уровню.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена функциональная схема устройства стабилизации напряжения ветроэнергетической установки.

Устройство стабилизации напряжения ветроэнергетической установки содержит ветроколесо 1, соединенное с мультипликатором 2 (редуктором), выход которого соединен через ведущий вал с короткозамкнутым ротором асинхронного генератора 3, к выводам 4, 5, и 6 которого подключается нагрузка, блок конденсаторов возбуждения 7 и система стабилизации напряжения 8. Система стабилизации напряжения содержит, блок регулировочных конденсаторов 9, выпрямительный блок 10, полевой транзистор 11, согласующий конвертор 12, трансформаторно-выпрямительный блок 13, вход которого соединен с выводами 4, 5 и 6 асинхронного генератора 3, отрицательный выходной вывод трансформаторно-выпрямительного 13 блока через согласующий конвертор 12 соединен с затвором полевого транзистора 11, положительный выходной вывод трансформаторно-выпрямительного блока 13 через согласующий конвертор 12 соединен с истоком полевого транзистора 11 и первым входом выпрямительного блока 10, сток полевого транзистора 11 соединен со вторым входом выпрямительного блока 10, выход выпрямительного блока 10 через блок регулировочных конденсаторов 9 соединен с выводами 4, 5 и 6 асинхронного генератора 3 и входом блока конденсаторов возбуждения 8.

Устройство стабилизации напряжения ветроэнергетической установки работает следующим образом.

Мультипликатор 2 увеличивает частоту вращения ветроколеса 1 с n₁ до n₂ (фиг. 1). Ведущий вал и, соответственно, короткозамкнутый ротор асинхронного генератора 3 также вращаются с частотой n₂. Асинхронный генератор 3 самовозбуждается за счет емкостного тока блока конденсаторов возбуждения 7. После наведения напряжения на выводах генератора 4, 5 и 6 на первом и втором входах выпрямительного блока 10 возникает разность потенциалов и открывается канал «сток-исток» полевого транзистора 11, через блок регулировочных конденсаторов 10 возникает ток. Одновременно с этим, через трансформаторно-выпрямительный блок 13 и согласующий конвертор 12 к управляющим электродам (затвор-исток) полевого транзистора 11 также прикладывается напряжение, то есть система стабилизации напряжения 8 включается автоматически. При этом асинхронный генератор 3 возбуждается одновременно от блока конденсаторов возбуждения 7 и блока регулировочных конденсаторов 9. Емкость блока конденсаторов возбуждения 7 выбирается таким образом, чтобы обеспечить устойчивое возбуждение асинхронного генератора 3 при полностью отключенном блоке регулировочных конденсаторов 9, и при этом обеспечивающих напряжение на выводах генератора 4, 5 и 6, соответствующее нижней границе диапазона стабилизации напряжения. Емкость блока регулировочных конденсаторов 9 выбирается таким образом, чтобы суммарная емкость конденсаторов блока конденсаторов возбуждения 7 и блока регулировочных конденсаторов 9 обеспечивала напряжение на выводах генератора 4, 5 и 6, соответствующее верхней границе диапазона стабилизации напряжения. Согласующий конвертор 12 настраивается таким образом, чтобы при номинальном режиме работы ветроэнергетической установки напряжение на управляющих электродах (затвор-исток) полевого транзистора 11 обеспечивало сопротивление канала «сток-исток», равное сопротивлению блока регулировочных конденсаторов. При дестабилизирующих факторах: изменениях частоты вращения ветроколеса 1, величины и характера нагрузки, система стабилизации напряжения 8 автоматически осуществляет стабилизацию напряжения.

Система стабилизации напряжения 8 работает следующим образом.

Переменное напряжение с выводов 4, 5 и 6 асинхронного генератора 3 понижается и выпрямляется трансформаторно-выпрямительным блоком 13 и через согласующий конвертор 12 подается на затвор и исток полевого транзистора 11, это напряжение регулирует ширину канала «сток-исток» полевого транзистора 11 и, как следствие, его активное сопротивление. Изменение сопротивления «сток-исток» полевого транзистора 11 приводит к изменению напряжения на нем и на подключенном к нему через выпрямительный блок 10 блоке регулировочных конденсаторов 9. К примеру, если напряжение на выводах 4, 5 и 6 асинхронного генератора 3 уменьшится, тогда уменьшится напряжение постоянного тока на выходе трансформаторно-выпрямительного блока 13, приложенное через согласующий конвертор 12 к затвору и истоку полевого транзистора 11, что, в свою очередь, приводит к увеличению ширины канала «сток-исток» полевого транзистора 11 и, как следствие, уменьшению его сопротивления, напряжение на блоке регулировочных конденсаторов 9 при этом увеличивается, увеличивается емкостный ток и обеспечивается компенсация реактивной мощности, что приводит к увеличению (стабилизации) напряжения на выводах 4, 5 и 6 асинхронного генератора 3 и соответственно устройства стабилизации напряжения.

Устройство стабилизации напряжения ветроэнергетической установки, содержащее ветроколесо, асинхронный генератор, блок конденсаторов возбуждения и систему стабилизации напряжения, отличающееся тем, что система стабилизации напряжения содержит блок регулировочных конденсаторов, выпрямительный блок, полевой транзистор, согласующий конвертор, трансформаторно-выпрямительный блок, причем первый, второй и третий входы трансформаторно-выпрямительного блока являются входами системы стабилизации напряжения, отрицательный выходной вывод трансформаторно-выпрямительного блока через согласующий конвертор соединен с затвором полевого транзистора, положительный выходной вывод трансформаторно-выпрямительного блока через согласующий конвертор соединен с истоком полевого транзистора и первым входом выпрямительного блока, сток полевого транзистора соединен со вторым входом выпрямительного блока, выход выпрямительного блока через блок регулировочных конденсаторов соединен с выводами асинхронного генератора и входом блока конденсаторов возбуждения.

Похожие патенты:

Атомная электростанция // 2717077

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к атомной электростанции. Атомная электростанция включает реактор 1 с контуром 2 многократной принудительной циркуляции с турбиной 3, сетевой генератор 4 с системой 8 возбуждения и вторым генератором 12 собственных нужд, который выполнен асинхронизированным, при этом его система 13 возбуждения выполнена в виде преобразователя частоты.

Способ для транспортного средства (варианты) // 2716055

Предлагаются способы для регулирования нагрузки двигателя, оказываемой на двигатель транспортного средства генератором переменного тока, механически соединенным с указанным двигателем.

Регулятор напряжения генератора транспортного средства // 2715992

Изобретение относится к системам регулирования напряжения автомобильных электрических генераторов. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в обеспечении защиты от режимов, при которых происходит разрядка аккумулятора без последующего восполнения заряда в течение длительного периода времени с обеспечением десульфатации пластин аккумулятора, подвергшегося некорректным режимам работы.

Система управления для привода погружного электродвигателя // 2702936

Группа изобретений относится к системе и способу управления работой системы производства гидроэлектроэнергии. Система содержит электрические приводные механизмы, соединенные с противоположными положениями рабочего кольца затвора в целях поворота направляющих аппаратов в требуемое положение.

Регулирование зарядки от генератора с учетом добавочного расхода топлива // 2692862

Изобретение относится к области способов и систем для регулирования зарядки от генератора с сокращением расхода топлива. В предлагаемых способах и системе в случае увеличения уровня заряда батареи (УЗБ) транспортного средства с превышением порогового УЗБ уменьшают зарядку от генератора в зависимости от одного или нескольких из таких параметров, как момент зажигания, частота вращения двигателя, воздушно-топливное отношение и нагрузка на двигатель.

Способ регулирования крутящего момента двигателя (варианты) // 2682458

Предложены способы для регулирования крутящего момента двигателя в ответ на изменение требуемого крутящего момента двигателя. В одном примере способ может содержать шаги, на которых в ответ на увеличение требуемых крутящих моментов двигателя монотонно уменьшают, когда в цилиндры двигателя не впрыскивается топливо, крутящий момент генератора со второго уровня до первого уровня, и повышают крутящий момент генератора с первого уровня до второго уровня, при этом инициируют сгорание в двигателе, и затем, в ответ на достижение крутящим моментом генератора первого уровня, монотонно уменьшают крутящий момент генератора со второго уровня до первого уровня.

Ветрогенератор // 2674815

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветрогенератор содержит ветроколесо, связанное механическим валом с ротором электрической машины, которая через нормально-замкнутый первый ключ и выпрямительно-зарядное устройство соединена с аккумулятором и входом инвертора, который выходом подключен к нагрузке, таймер.

Система для генерирования электрической мощности // 2672574

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в оптимизации работы генераторов.

Способ (варианты) и система электропитания // 2657247

Изобретение относится к электрифицированному транспортному средству. Техническим результатом является предотвращение наложения коммутации для предотвращения событий перенапряжения на одном или более коммутационных устройств системы электропитания.

Электродвижитель для получения свободной энергии, используя асинхронный генератор скольжения // 2656240

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автомобильной военной промышленности и в космической отрасли. Техническим результатом является обеспечение саморегулирования электропитания при изменяющейся нагрузке на выходном валу.

Система регулирования возбуждения синхронного генератора с внешней форсировкой // 2723989

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения форсировки при набросе и сбросе нагрузки.