Система імітації вітротурбіни

Реферат: Система імітації вітротурбіни, що включає електропривід та систему управління, причому як електропривід використовують реверсивний електропривід постійного струму. UA 100496 U (12) UA 100496 U UA 100496 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель стосується електротехніки і може використовуватися для відтворення (імітації) механічного моменту вітротурбіни на валу електрогенератора, що входить до складу вітроелектрогенеруючої системи. Найбільш близьким за технічною сутністю та результатом, що досягається, є система імітації вітротурбіни на базі нереверсивного електроприводу постійного струму [Static and dynamic wind turbine simulator using a converter controlled DC motor / M. Monfared, H.M. Kojabadi, H. Rastegar // Renewable energy. - 2008. - vol. 33. - p. 906-913]. Система імітації складається з нереверсивного електроприводу постійного струму та системи управління. Спільною суттєвою ознакою прототипу та корисної моделі, що заявляється, є те, що вони реалізовані на базі електроприводу постійного струму та системи управління. Але система імітації на базі нереверсивного електроприводу не може здійснювати рекуперацію енергії до мережі живлення, а отже відтворювати повною мірою пускові та гальмівні режими роботи широкого класу вітротурбін. Крім того, енергія гальмування в цьому випадку розсіюється або на обмотках двигуна, що призводить до погіршення його експлуатаційних характеристик, або на спеціальному гальмівному резисторі, що збільшує масогабаритні показники системи імітації, особливо при збільшенні потужності вітротурбіни, що імітується. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення універсальності та експлуатаційних показників системи імітації вітротурбіни шляхом заміни схеми напівпровідникового перетворювача, який входить до складу електроприводу, що дозволить відтворювати пускові та гальмівні режими роботи вітротурбіни, а також здійснювати рекуперацію енергії гальмування у мережу живлення. Поставлена задача вирішується тим, що у системі імітації вітротурбіни використовується реверсивний електропривід постійного струму. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає у такому: - застосування реверсивного електроприводу постійного струму дозволяє підвищити універсальність імітатора вітротурбіни за рахунок можливості відтворення пускових та гальмівних режимів роботи широкого класу вітротурбін; - застосування реверсивного електроприводу постійного струму дозволяє підвищити експлуатаційні характеристики електроприводу за рахунок рекуперації енергії гальмування у мережу живлення; - система імітації може бути побудована зі стандартного серійного електрообладнання. Таким чином, сукупність вищезазначених переваг дозволяє розширити сферу застосування та підвищити надійність системи імітації вітротурбіни. Структурна схема системи імітації вітротурбіни на базі реверсивного електроприводу постійного струму приведена на кресленні. Система імітації складається з: машини постійного струму з незалежним збудженням (7), якірне коло якої підключено до трифазної електричної мережі через мережевий трансформатор (1); реверсивний керований випрямляч, до складу якого залежно від алгоритму управління можуть входити зрівняльні реактори (2), та згладжувальний реактор (фільтр) (5). Коло збудження машини підключене через некерований однофазний мостовий випрямляч до мережі живлення (у структурі не наведено). Управління електромеханічною системою імітатора здійснюється блоком управління (3), що управляє механічним моментом системи імітації за рахунок впливу на реверсивний керований випрямляч (2). Основу блока управління складає математична модель вітротурбіни, що імітується. Блок управління поєднаний з блоком завдання швидкості вітру (4). На валу електричної машини встановлено датчик швидкості обертання (8), а в якірному колі - датчик струму (6). Система імітації працює наступним чином. Якірне коло машини постійного струму (7) живиться від електричної мережі через реверсивний керований випрямляч (2), що дозволяє здійснювати управління її механічною характеристикою. Управління механічним моментом на валу електричної машини здійснюється шляхом завдання відповідного струму якірного кола. Завдання струму формується блоком управління (3) шляхом перерахунку відповідної заданої миттєвої величини механічного моменту на валу імітатора, яка, в свою чергу, розраховується за допомогою математичної моделі вітротурбіни, що імітується. Миттєве значення струму якірного кола надходить доблока управління від датчика струму (6), що дозволяє організувати замкнений контур регулювання струму (моменту) електричної машини. Миттєве значення кутової швидкості надходить до блока управління від датчика швидкості (8), який розташовано безпосередньо на валу електричної машини і забезпечує розрахунок миттєвого значення моменту завдання для системи імітації відповідно до математичної моделі вітротурбіни, що імітується. Вибір конкретної механічної характеристики вітротурбіни, що імітується, 1 UA 100496 U здійснюється блоком управління з урахуванням заданої швидкості вітру, що надходить з блока завдання швидкості вітру (4). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Система імітації вітротурбіни, що включає електропривід та систему управління, який відрізняється тим, що як електропривід використовують реверсивний електропривід постійного струму. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2