ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к ветроэнергетике, в частности к ветроэнергетическим установкам, работающим параллельно с централизованным источником электроснабжения, позволяющая уменьшить потребление электрической энергии от централизованного источника электроснабжения.
Известна ветроэлектрическая станция (заявка WO №97/45908), состоящая из ветроколеса, к которому присоединен синхронный генератор. За генератором подключен выпрямитель с дросселем, а со стороны сети подключен инвертор с соответствующим дросселем.
Недостатками ветроэлектрической станции являются:
1. Потери мощности в дросселе при изменяющейся частоте.
2. Выработка некачественной электроэнергии.
3. Отсутствие обратной связи с централизованной системой электроснабжения по напряжению.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является ветроэлектрическая станция (патент RU №2221165, 7 F03D 9/00, H02J 3/38), включающая по меньшей мере одну ветроэлектрическую установку, которая содержит ветротурбину, электрический генератор, приводимый в движение ветротурбиной, выпрямитель и электрическую соединительную линию постоянного напряжения между выпрямителем, установленным в ветроэлектрической установке, и инвертором, который со стороны переменного тока соединен с магистральной или распределительной сетью и установлен в станции со стороны сети.
Прототип имеет следующие недостатки:
1. Выработка некачественной электроэнергии по напряжению, вследствие невозможности полного сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, которые изменяются в зависимости от величины поступающего ветрового потока.
2. Применение вращающихся барабанов в трансформаторе для стабилизации величины напряжения приводит к нарушению целостности обмотки и твердой изоляции.
3. Отсутствует согласование напряжения магистральной, или распределительной сети с величиной вырабатываемого напряжения ветроэнергетической установкой.
Целью предлагаемого технического решения является максимальное использование энергии ветра для выработки качественной электроэнергии и повышения надежности электроснабжения путем согласования величины напряжений установки и централизованной системы электроснабжения.
Технический результат, заключающийся в преобразовании энергии ветра в качественную электроэнергию, обеспечивается за счет того, что ветроэлектрическая установка, состоящая из ветроколеса, синхронного генератора, подключенного к шинам через неуправляемый выпрямитель, инвертор, ведомый сетью, в отличие от прототипа дополнительно содержит сглаживающее устройство, подключенное к общим шинам, входной и управляющей цепям инвертора и корректирующее управляющий сигнал инвертора в зависимости от выходного напряжения неуправляемого выпрямителя, а именно величины и коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения; стабилизатор напряжения, подключенный к общим шинам через реле обратного тока; устройство согласования величины напряжения централизованного источника и напряжения на выходе установки, вход которого подключен к шинам, а выход к стабилизатору напряжения, и осуществляющее корректировку работы стабилизатора напряжения.
По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявленной полезной модели, позволяющих, максимально использовать энергию ветра для выработки качественной электроэнергии, повысить надежность электроснабжения путем согласования величины напряжений установки и системы электроснабжения не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "новизна".
Сущность полезной модели поясняется рисунком, на котором показана принципиальная схема установки.
Ветроэлектрическая установка (Рис.) включает ветроколесо 1, к которому присоединен вал синхронного генератора 2. Синхронный генератор 2 подключен к шинам 9 через выпрямитель 5, инвертор 6, ведомый сетью, реле обратного тока 8. Кроме того, устройство содержит сглаживающее устройство 3 пульсаций выпрямленного напряжения, подключенное к общим шинам 9, входной и управляющей цепям инвертора 6. Между инвертором 6 и реле обратного тока 8 подключен стабилизатор напряжения 7. Также установка содержит устройство согласования величин напряжений 5, вход которого подключен к шинам 9, а выход к стабилизатору 7.
Ветроэлектрическая установка параллельно с сетью работает следующим образом:
При наличии ветра ветроколесо 1 вращает вал синхронного генератора 2. Вырабатываемая электрическая энергия поступает на выпрямитель 5, преобразующий изменяющееся по величине и частоте в зависимости от скорости ветра в выпрямленное пульсирующее напряжение, которое подается на сглаживающее устройство и инвертор. Сглаживающее устройство 3 корректирует синусоидальное напряжение, поступающее от шин 9 в зависимости от величины и пульсации выпрямленного напряжения на входе инвертора. Получаемая форма сигнала подается на управляющий вход инвертора 6. В результате этого инвертор 6 формирует необходимую форму синусоидального напряжения. К выходу инвертора 6, ведомого сетью, подключен стабилизатор 7, поддерживающий напряжение заданной величины на шинах 9. Стабилизатор 7 присоединен к шинам 9 через реле обратного тока 8, предотвращающее обратную подачу тока на установку от сети при рассогласовании величин вырабатываемого напряжения установкой и напряжения на шинах 9. Возможны два режима рассогласования:
1. Снижение напряжения на шинах 9 по отношению к напряжению установки приведет к возникновению уравнительного тока между синхронным генератором 2 и системой централизованного питания, в результате чего генератор начнет тормозиться. Это приведет к тому, что стабилизатор 7 будет не в состоянии поддерживать напряжение в заданной величине, что приведет к срабатыванию реле обратного тока 8.
2. Увеличение напряжения на шинах 9 приводит к протеканию уравнительного тока от шин 9 к синхронному генератору 2, что вызывает срабатывание обратно реле тока 8.
Устройство согласования напряжений с заданным периодом времени измеряет величину напряжения на шинах 9 и задает равную величину выходного напряжения стабилизатору напряжения.
В случае отключения питания централизованной системы оперативным персоналом, либо средствами релейной защиты сглаживающее устройство 3 теряет питание от шин 9, в результате чего выработка электрической энергии моментально прекращается, что не допускает работу установки на короткое замыкание.
Таким образом, использование ветроэлектрической установки, работающей параллельно с сетью, позволяет максимально использовать энергию ветра для выработки качественной электрической энергии и повысить надежность электроснабжения.