ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в качестве гидроэнергетической установки переменного тока стабильной частоты и напряжения.
Известна автономная система электропитания, защищенная авторским свидетельством СССР №1319229, кл. Н 02 Р 9/42, 23.06.87, которая выполнена на базе МДП-генератора с возбудителем в виде вращающегося трансформатора с датчиком частоты вращения.
Недостатком этой системы является низкий КПД из-за неоптимальной загрузки электрической машины по мощности на малых скоростях.
В качестве прототипа выбрано известное устройство, защищенное авторским свидетельством СССР №1480083, кл. Н 02 Р 9/42, 15.05.89, включающее в себя синхронную машину, первый и второй управляемый статический преобразователи, сглаживающий реактор, датчик тока, задатчик тока, регулятор потока возбуждения, возбудитель, датчик потока, задатчик потока, регулятор частоты вращения, датчик частоты вращения, задатчик частоты вращения, регулятор напряжения, блок произведения, датчик напряжения, датчик положения ротора.
Недостатком известного устройства является низкий КПД, так как в нем использованы статические преобразователи на полную мощность, потребляемую из сети нагрузкой.
Предлагаемой полезной моделью решается задача совершенствования гидроэнергетической установки.
Технический результат от использования полезной модели заключается в увеличении КПД за счет более оптимального использования по мощности каждой электрической машины и снижении установленной мощности полупроводникового преобразователя.
Указанный технический результат достигается тем, что в гидроэнергетическую установку содержащую синхронную машину, полупроводниковый преобразователь с датчиком тока, регулятор напряжения, датчик напряжения, датчик положения ротора, регулятор тока, введены регулируемый источник реактивной мощности, регулятор частоты напряжения, система управления преобразователем, датчик частоты напряжения, асинхронная машина с фазным ротором, подключенная через полупроводниковый преобразователь, установленный в ее роторе, к синхронной машине, причем полупроводниковый преобразователь подключен к выводам обмоток ротора асинхронной машины одним входом, а другим входом - к сети переменного тока, выход регулируемого источника реактивной мощности подключен к сети переменного тока, а вход - к регулятору напряжения, выход регулятора частоты напряжения подключен к первому входу регулятора тока, а второй вход регу.11ятора тока - к
выходу датчика тока, первый вход системы управления подсоединен к выходу регулятора тока, второй вход системы управления преобразователем подсоединен к выходу регулятора напряжения, а выход системы управления - к полупроводниковому преобразователю, выход датчика частоты напряжения
подключен к первому входу регулятора частоты напряжения, а второй вход регулятора частоты напряжения - к источнику задания частоты напряжения, выход датчика напряжения подключен к первому входу регулятора напряжения, а второй вход регулятора напряжения - к источнику задания напряжения, датчик положения ротора подсоединен своим выходом к третьему входу системы управления преобразователем.
Нафиг. 1 показана структурная схема гидроэнергетической установки. Установка содержит асинхронную машину с фазным ротором 1, синхронную машину 2, подключенную одним входом к сети переменного тока, а другим к полупроводниковому преобразователю 3, полупроводниковый преобразователь 3, датчик тока 4, регулятор тока 5, датчик напряжения 6, регулятор напряжения 7, датчик частоты напряжения 8, регулятор частоты напряжения 9, датчик положения ротора 10, систему управления 11 полупроводниковым преобразователем 3, регулируемый источник реактивной мошности 12, причем полупроводниковый преобразователь 3 подключен к выводам обмоток ротора асинхронной машины 1 одним входом, а другим входом к сети переменного тока, выход регулируемого источника реактивной мощности 12 подключен к сети переменного тока, а вход к регулятору напряжения 7, выход регулятора частоты напряжения 9 подключен к первому входу регулятора тока 5, а второй вход регулятор тока - к выходу датчика тока 4, первый вход системы управления 11 преобразователем 3 подсоединен к выходу регулятора тока 5, второй вход системы управления 11 преобразователем 3 подсоединен к выходу регулятора напряжения 7, а выход системы управления 11 - к
полупроводниковому преобразователю 3, выход датчика частоты напряжения 8 подключен к первому входу регулятора частоты напряжения 9, а второй вход регулятора частоты напряжения 9 - к источнику задания частоты напряжения (на фиг. не показан), выход датчика напряжения 6 подключен к первому входу регулятора напряжения 7, а второй вход регулятора напряжения 7 - к источнику задания напряжения (на фиг. не показан), датчик положения ротора 10 подсоединен своим выходом к третьему входу системы управления 11 преобразователем 3.
Устройство работает следующим образом:
При расходе воды через гидротурбину менее, чем половина от суммарного номинального расхода через оба гидроагрегата, в работе участвует управляемый гидроагрегат, нагруженный на асинхронную машину с фазным ротором 1. При этом неуправляемый Гидроагрегат, нагруженный на синхронную машину 2, выведен из работы.
При расходе воды через гидротурбину, превышающем половину от суммарного номинального расхода, в работе з аствуют оба гидроагрегата. При этом гидроагрегат, нагруженный на синхронную машину 2, работает в номинальном режиме с постоянным расходом воды. Стабилизация выходных параметров генерируемой электроэнергии (частоты и величины выходного напряжения) осуществляется зв счет изменения расхода воды через управляемый гидроафегат.
полупроводниковый преобразователь 3 в инверторный режим по отношению к ЭДС ротора и в выпрямительный - к напряжению сети. При этом асинхронная машина с фазным ротором 1 работает в генераторном режиме с двухканальной системой регулирования частоты и напряжения. Механическая энергия гидротурбины преобразуется в электрическую и с учетом подпитки ротора рекуперируется в сеть по статорной цепи за вычетом потерь в асинхронной машине с фазным ротором 1 и преобразователе 3.
При скорости гидротурбины более соо система управления 11 переводит полупроводниковый преобразователь 3 в выпрямительный режим по отношению к ЭДС ротора и в инверторный - к напряжению сети. Механическая энергия гидротурбины преобразуется в электрическую и за вычетом потерь в асинхронной машине с фазным ротором 1 и преобразователе 3 рекуперируется в сеть через, статор асинхронной машины с фазным ротором 1 и полупроводниковый преобразователь 3.
Система управления 11 во всех режимах работь преобразует выходной сигнал регулятора тока 5 в импульсы управления тиристорами полупроводникового преобразователя 3 и синхронизирует его работу с сетью.
При изменении частоты вырабатываемого напряжения сигнал, вырабатываемый датчиком частоты Напряжения 8, поступает на вход регулятора частоты напряжения 9, на другой вход которого посггупаег сигнал с источника задания частоты. Это приводит к изменению сигнааа на выходе регулятора частоты напряжения 9, который является заданием для регулятора тока 5. При этом изменяется сигнал на выходе регулятора тока 5, а система управления 11 полупроводниковым преобразователем 3 обеспечивает изменение угла управления полупроводниковым преобразователем 3, по отношению к напряжению сети, что приводит к изменению величины тока ротора, которая отслеживается датчиком тока 4, и, следовательно к стабилизации частоты напряжения. При изменении величины напряжения сигнал с датчика напряжения 6 поступает на вход регулятора напряжения 7, на другой вход которого поступает сигнал источника задания напряжения. Это приводит к изменению сигнала на выходе регулятора напряжения 7, который поступает в систему управления 11 полупроводниковым преобразователем 3, обеспечивая изменение угла управления полупроводниковым преобразователем 3 по отношению к ЭДС ротора, и, следовательно, к стабилизации напряжения сети. Если полупроводниковый преобразователь 3 не обеспечивает полную стабилизацию вырабатываемого напряжения, то с помошью регулятора напряжения 7 к сети подключается регулируемый источник реактивной мощности 12. Предлагаемая гидроэнергетическая установка имеет увеличенный КПД, одновременно с вводсш второго источника энергии уменьшается в два раза установленная мощность каждой (синхронной и асинхронной), снижается установленная мощность полупроводникового преобразователя.