| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2015412
Вітроенергетичні установки
Ім'я винахідника: Колесніков Н.К .; Клімов М.К .; Епремян А.В
Ім'я патентовласника: Колесніков Микола Кузьмич; Клімов Михайло Кузьмич; Епремян Артур Валерійович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1991.04.08
Використання: у вітроенергетиці. Суть винаходу: вітроенергетична установка включає в себе механічно пов'язаний з ротором генератор 2 датчик частоти обертання 3, електричний вхід якого з'єднаний з функціональним перетворювачем 4, суматор 8, з'єднаний своїм входом з виходом функціонального перетворювача 4, датчик потужності 11, з'єднаний з другим входом суматора 8 і навантаженням 13, інтегратор 7, підключений до виходу суматора 8, нуль-орган 6, блок управління безпосереднім перетворювачем частоти 12, входи яких з'єднані з виходом інтегратора 7, керований випрямляч 5, блок автоматичної подачі газів 15, електрохімічний генератор 16, інвертор 17, блок синхронізації 18 і безпосередній перетворювач частоти (НПЧ) 14. Один вхід НПЧ 14 пов'язаний з блоком безпосереднього перетворювача частоти 12, другий силовий вхід - з силовим виходом генератора 2 змінного струму, а вихід підключений до навантаження 13. Вхід блоку синхронізації 18 з'єднаний з виходом НПЧ 14. Один із входів інвертора 17 підключений до блоку синхронізації 18, інший з'єднаний з електрохімічним генератором 16, а силовий його вихід підключений до навантаження 13.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до електротехніки і може бути використано в вітроенергетичних установках, безперервно забезпечують споживачі електричної енергії змінного струму при змінній потужності навантаження і змінному вітровому потоці. Рішення даної задачі можливе при спільній роботі вітроенергетичної установки і накопичувача електричної енергії. Оскільки споживання електричної енергії протягом доби не є величиною постійною, то зі зменшенням навантаження при сприятливих умовах (велика швидкість вітру) надлишки енергії можна акумулювати шляхом електролізу води на водень і кисень, які потім використовуються для отримання електроенергії за допомогою паливних елементів. Причому, надлишки виробленого водню можна застосовувати в якості енергоносія для різних цілей.
Відомі вітроенергетичні установки, що містять різні типи накопичувачів електричної енергії [1,2,3]. Основний недолік таких систем - низька економічність установок при змінному вітровому потоці і змінюється потужності навантаження.
Найбільш близьким до пропонованої установки є пристрій для живлення навантаження постійним струмом [3]. Низька економічність прототипу обумовлена неможливістю вибору оптимального режиму за критерієм вироблюваної генератором потужності і мінливої навантаженням споживача. Причиною цього є відсутність в прототипі системи, що забезпечує порівняння потужності вироблюваної генератором при даному вітровому потоці і потужності споживача в конкретний момент часу.
Мета винаходу - підвищення ККД вітроенергетичної установки при змінної швидкості вітру і змінюється величиною навантаження.
Поставлена мета досягається тим, що в відоме пристрій, що містить вітроагрегат, що складається з вітродвигуна і генератора змінного струму, керований випрямляч, з'єднаний з електричним виходом генератора, електролізер, який отримує живлення від керованого випрямляча і забезпечує електроліз води на водень і кисень, газові газгольдери, які служать для зберігання водню і кисню, що надходять з електролізера, блок автоматичної подачі газів, з'єднаний з виходами газгольдерів і забезпечує подачу водню і кисню в період відсутності вітрового потоку, низькотемпературну воднево-кисневу паливну батарею (електрохімічний генератор), вхід якого з'єднаний з блоком автоматичної подачі газів, а його вихід - з навантаженням, додатково включені датчик частоти обертання, механічно пов'язаний з ротором генератора змінного струму, функціональний перетворювач, електрично з'єднаний з виходом датчика частоти обертання і забезпечує на виході сигнал, пропорційний кубічної залежності частоти обертання валу вітродвигуна, акумулятор, який одним зі своїх входів з'єднаний з виходом функціонального перетворювача, датчик потужності формує сигнал, пропорційний потужності споживача в даний момент часу, який подається на другий вхід суматора, інтегратор, на вхід якого подається різницевий сигнал з виходу суматора, нуль-орган і блок управління безпосереднім перетворювачем частоти (НПЧ), входи яких з'єднані з виходом інтегратора, один з виходів нуль-органу з'єднаний з керованим випрямлячем, а другий його вихід з'єднаний з блоком автоматичної подачі газів, безпосередній перетворювач частоти, один з входів якого пов'язаний з блоком управління НПЧ, другий силовий його вхід з'єднаний з статорними обмотками генератора змінного струму, а його вихід підключений до навантаження, блок синхронізації, вхід якого з'єднаний з виходом НПЧ, інвертор, на один з входів якого надходить сигнал з блоку синхронізації, другий його вхід з'єднаний з електрохімічним генератором, а силовий вихід інвертора підключений до навантаження.
Додані елементи складають систему управління вітроенергетичної установкою і забезпечують більш економічний і оптимальний режим її роботи при змінної швидкості вітру і змінюється величиною навантаження.
Це пояснюється тим, що сигнал на виході нуль-органу формується в залежності від співвідношення потужностей генератора і споживача і надходить на керований випрямляч 
Р, при надлишку електричної потужності, що виробляється генератором, і на блок автоматичної подачі газів - Р при її нестачі. У першому випадку частина потужності вітрогенератора через керований випрямляч надходить на електролізер для електролізу води на водень і кисень, а в другому випадку - на блок автоматичної подачі газів і електрохімічний генератор, навантаженням якого є інвертор, що забезпечує живлення споживача змінним струмом стабільної частоти, синхронізація якої здійснюється блоком синхронізації. Таким чином, підвищення економічності установки можливо при наявності в вітроенергетичної установки системи управління, що забезпечує оптимальний розподіл електроенергії, що виробляється і накопиченої енергії при змінній потужності генератора і змінюється величиною навантаження. Незважаючи на значні витрати електричної енергії на її перетворення, цей процес корисний, тому що споживання електричної енергії протягом доби сильно змінюється, а, отже, в період зменшення спpоса на електроенергію можна акумулювати водень і кисень, і при необхідності використовувати їх для отримання електроенергії з допомогою воднево-кисневих паливних елементів.
На кресленні показана функціональна схема установки.
 |
Вітроенергетична установка містить вітродвигун 1, механічно пов'язаний з генератором змінного струму 2 і датчиком частоти обертання 3, з виходу якого сигнал через функціональний перетворювач 4 надходить на суматор 8, на інший вхід якого подається сигнал з датчика потужності навантаження 11, а вихід суматора через інтегратор 7 з'єднаний з блоком управління НПЧ 12, який управляє НЧП 14, що забезпечує живлення споживачів 13 напругою стабільної частоти, і нуль-орган 6, який при надлишку потужності |
Пристрій працює наступним чином. У період вітрового режиму вітродвигун 1, приводить в обертання індуктор генератора змінного струму 2, який через безпосередній перетворювач частоти 14 віддає споживачеві 13 електричну потужність. При цьому сигнал, пропорційний сталому значенню частоти обертання з датчика 3 надходить на функціональний перетворювач 4, який реалізує кубічну залежність вихідного сигналу і далі на перший вхід суматора 8. На другий вхід суматора 8 подається сигнал з датчика потужності 11, пропорційний потужності споживача 13, в даний момент часу. З суматора 8 сигнал, пропорційний різниці потужностей генератора 2 і споживача 13, через що інтегрує пристрій 7 надходить на блок управління НЧП 12 і нуль-орган 6. Для синтезу на виході НПЧ 14 заданої напруги стабільної частоти блок управління при Р г> Р н формує пряму , а при р г <р зворотний послідовності фаз 4. При Р г = Р н сигнал на обох виходах нуль-органу 6 відсутній. При Р г> Р н на першому виході нуль-органу формується сигнал Р, під впливом якого змінюється кут відкривання тиристорів керованого випрямляча 5, навантаженням якого служить електролізер 10, і відбувається накопичення водню і кисню в газових газгольдерах 9. У разі, коли Р г <Р на другому виході нуль-органу 6 формується сигнал - Р, який з виходу нуль-органу 6 надходить на блок автоматичної подачі газів 15 з газгольдерів 9 до електрохімічного генератора 16, навантаженням якого є інвертор 17. Для забезпечення паралельної роботи НПЧ 14 і інвертора 17 на загальний споживач 13, що необхідно при Р г < Р , Застосовується синхронізатор частоти і фази вихідних напруг 18.
Таким чином, даний пристрій забезпечує оптимальний режим роботи.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Вітроенергетичні установки, яка містить вітродвигун, вал якого механічно пов'язаний з генератором змінного струму, керований випрямляч, вхід якого з'єднаний з силовим виходом генератора, електролізер води, пов'язаний своїм входом з виходом керованого випрямляча, газові газгольдери зберігання водню і кисню, з'єднані з виходом електролізера води, блок автоматичної подачі газів, з'єднаний з виходами газгольдерів, електрохімічний генератор, вхід і вихід якого відповідно з'єднані з блоком автоматичної подачі газів і з навантаженням, що відрізняється тим, що, з метою підвищення ККД, установка додатково включає в себе механічно пов'язаний з ротором генератора датчик частоти обертання, електричний вхід якого з'єднаний з функціональним перетворювачем, акумулятор, з'єднаний своїм входом з виходом функціонального перетворювача, датчик потужності, з'єднаний з другим входом суматора і навантаженням, інтегратор, підключений до виходу суматора, нуль-орган і блок управління безпосереднім перетворювачем частоти, входи яких з'єднані з виходом інтегратора, при цьому один з виходів нуль-органу з'єднаний з керованим випрямлячем, а другий його вихід - з блоком автоматичної подачі газів, безпосередній перетворювач частоти, один з входів якого пов'язаний з блоком управління безпосереднього перетворювача частоти, другий силовий його вхід з'єднаний з силовим виходом генератора змінного струму, а його вихід підключений до навантаження, блок синхронізації, вхід якого з'єднаний з виходом безпосереднього перетворювача частоти, інвертор, один з входів якого підключений до блоку синхронізації, другий його вхід з'єднаний з електрохімічним генератором, а силовий його вихід підключений до навантаження.
Версія для друку
Дата публікації 14.02.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.