1598005519-db2570e1cd069b3f233e2ac13b5f8034 (811225), страница 42
Текст из файла (страница 42)
гп (и Ь. а гп гп во и/ Подключение ВЭУ к сети осуществляется следующим образом. Когда частота вращения ветроколеса приближается к синхронной, доведение ее до синхронной частоты будет осуществлено путем Регулирования угла ф. На рис. 5.13 показаны требуемое изменение во времени угла ф и соответствующий этому изменению подход частоты вращения ветроколеса к положению механической стабильности в условиях стационарной скорости ветра. Требования по синхронизации включают согласование фазы и амплитуды на- 7 з .!мв 193 о тп правлений оси ветроколеса и ветрового потока.
Одновременно будет пущен в работу двигатель, являющийся приводом механизма угла установки лопастей, для того чтобы изменить угол ф на радиусе 3/4 В (где /7 — радиус ветроколеса) с 90 до 72', что соответствует положению лопастей с максимальным пусковым моментом ветроколеса. Угол установки лопастей определяется по выходному сигналу линейного дифференциального трансформатора напряжения, управляемого путем его механического соединения с тягой исполнительного механизма изменения угла.
При установке лопастей на необходимый угол и прн наличии ветра с минимальной рабочей скоростью произойдет самостоятельное страгивание ветроколеса, как только направление его оси будет согчасовано с направлением ветра. Когда датчик частоты вращения вала показывает, что главный вал ветроколеса вращается с частотой 0,5 об/мин, система управления подает команду па механизм изменения угла ф для того, чтобы уменьшить его с 72 до 2 ' (на радиусе 3/4 /с), и ветроколесо будет ускоряться до частоты вращения, близкой к синхронной. При постоянной скорости ветра на это потребуется приблизительно 7 мин. При частоте вращения ветроколеса на 1О % меньшей сияхронной система управления начнет осуществлять регулирование частоты воздействием на механизм изменения угла ф, а путем изменения напряжения, фазы и частоты генератора производить его сипхронизацизо с сетью энергосистесиы, используя трансформатор напряжения.
Мощность, развиваемая ветроколесом в течение этого времени, должна быть достаточной для того, чтобы компенсировать потери мощности в генераторе на трение и сопротивление воздуха и потери в системе передачи вращающего момента. !о , о -!а аю -га пряжения и достижение постоянной частоты вращения генератора 1800 об/мин (частота 60 Гц). Как только требования по синхронизации будут выполнены, система управления сразу жс подаст команду на включеяие главного сетевого выключателя и, таким образом, осуществится подключение ВЭУ к сети. Затем угол ~р будет изменен от 2 до — 0,5" (на радиусе 3/4 Р), при этом электрическая мощность, измеряемая с помощью трансформаторов тока и напряжения, будет равна приблизительно 5 кВт.
После подключения ВЭУ к электрической сети управление вращающим моментом при переходных процессах, являющихся следствием порывов ветра, будет осуществляться путем увеличения напряженности магнитного поля генератора при увеличении вращающего момента, который измеряется датчиком, расположенным па входном валу генератора. Система управления будет осуществлять регулирование поля генератора и, следовательно, его противодействующего момента по схеме с обратной связью для поддержания устойчивости системы. Выход ВЭУ на установленную мощность при разных скоростях ветра происходит при ~р= — 0,5'. При скоростях ветра, больших, чем минимальная рабочая скорость, и меньших или равных расчетной скорости, регулирование развиваемого момента осугцествляется исключительно изменением напряженности магнитного поля генератора как реакций на изменение врагцающего момента, определяемого датчиком момента на валу генератора.
Следовательно, при скоростях ветра, меньших, чем расчетная скорость, система управления не будет выдавать команды на изменение угла установки лопастей с целью стабилизации мощности. Управление в указанном режиме основывается на информации о вращающем моменте вместо информации о скорости ветра. При изменениях направления ветра на угол до 15', происходящих при скоростях ветра, меньших, чем расчетная скорость, автоматическая ориентация оси ветроколеса не будет произведена, если изменения в направлении ветра не сохраняются дольше 6 мин. Если изменение направления ветра происходит более чем на -~-15', то ось ветроколеса с помощью механизма привода системы ориентации будет поворачиваться в горизонтальной плос-.
кости в сторону изменения направления ветра. Устройство, соединяющее головку и башню, расположено на выходном валу понижающего редуктора привода механизма ориентации. Значение вращающего момента должно быть предварительно задано и регулироваться в процессе переориентации. Для того чтобы управлять ВЭУ при порывах ветра, используются системы изменения угла установки лопастей и магнитного поля генератора, которые будут работать по данным о значении момента, измеряемого на входном валу генератора. Система управления будет подавать команды одновременно на системы изменения угла р и напряженности магнитного поля генератора или на одну из этих систем в зависимости от скорости ветра при по- !94 рыве и ее производной, т.
е. от ускорения воздушного потока. /'абота ВЭУ с установленной мощностью происходит при скоростях ветра, равных или больших расчетной скорости. При этом система управления на основе данных о сигналах от трансформаторов тока и напряжения, подключенных на выходе синхронного генератора, будет постоянно поддерживать установленную мощность, Как только мощность превысит установленную, система управления получит сигнал о повышенном значении тока и подаст команду на увеличение угла ~р для того, чтобы поддержать условия выдачи в энергосистему установленной мощности.
Если развиваемая мощность уменыпится, система управления ВЭУ будет автоматически вновь изменять угол <р до — 0,5' и благодаря этому увеличивать выходную мощность. При скоростях ветра в диапазоне между расчетной и максимальной рабочей всегда будет сугцествовать такой угол ~р, при котором на выходе получается установленная мощность. Управление при порывах ветра будет осуществляться на рассматриваемом режиме работы по данным об изменениях измеряемого вращающего момента путем соответствующих изменений либо напряженности магнитного поля генератора, либо угла установки лопастей.
Отключение ВЭУ при высоких скоростях ветра. Для ВЭУ мощностью 500 и 1500 кВт максимальные рабочие скорости ветра были выбраны равными соответственно 17,9 и 22,3 м/с. Энергия, которая может быть получена в случае работы ВЭУ при скоростях ветра, больших, чем указанные, составляет на соответствующих этим установкам участках лишь небольшую часть общей выработки энергии. Когда измеряемая скорость ветра превышает максимальную рабочую скорость ветра дольше 6 мин, система управления будет увеличивать угол ял для того чтобы довести значение выходного тока генератора до 25 $ его номинального значения приблизительно за 10 с. Когда это значение тока будет достигнуто, разомкнется сетевой выключатель и угол ~р увеличится, для того чтобы ие допустить чрезмерного повышения частоты вращения ветроколеса. В течение всего времени, пока скорость ветра превосходит максимальную рабочую скорость, частота вращения ветроколеса будет поддерживаться несколько ниже ее синхронного значения.
Отключение ВЭУ нри малых скоростях ветра происходит потому, что, когда скорость ветра становится ниже минимальной рабочеи скорости, генератор переходит на работу в двигательном режиме, так как ветродвигатель не может развивать мощность, достаточную для того, чтобы компенсировать электрические и механические потери. Двигательный режим генератора будет фиксироваться с помощью трансформаторов тока и напряжения, и через 6 мин после его возникновения система управления подаст команду сетевому выключателю на размыкание, в результате чего произойдет отключение ВЭУ от сети.
Система управления установит лопасти на угол 2', чтобы начать повторный процесс сии- хронизацин, Однако если в течение б мин скорость ветра вновь не повысится до минимальной рабочей скорости, лопасти будут установлены на угол 90', нли в полное флюгерное положение, соответствующее минимальному лобовому давлению (сопротивлению), при этом частота вращения ветроколеса будет медленно уменьшаться.
Главный тормоз (расположенный на валу редуктора с большим числом оборотов) будет работать в циклическом режиме таким образом, чтобы остановить ветроколесо при расположении лопастей в горизонтальной плоскости. Аварийный останов ВЭУ может потребоваться при различных обстоятельствах, поэтому ВЭУ спроектированы так, чтобы обеспечить его настолько быстро, насколько это возможно. Когда будет установлено, что требуется аварийный останов ВЭУ, включится главный тормоз, лопасти будут переведены в полное флюгерное положение и разомкнут сетевой выключатель. 5.3.3. ПРОЕКТЫ СИСТЕМ ВЭУ Основными системами ВЭУ являются ветроколесо, башня, система передачи вращающего момента, электрическая система и система управления.
Ниже дается краткое описание этих систем, чтобы показать определенный в исследовании уровень техники, необходимый для создания экономически эффективных ВЭУ. Механизмы передачи вращающего момента н генератор являются оборудованием, производимым промышленностью. Поэтому не требуется осуществления каких-либо связанных с ними специальных конструкторских и технологических разработок. Конструкции бетонной н стальной ферменной башни с требуемой высотой около 50 м также хорошо освоены. Задача, связанная с их применением, состоит в том, чтобы на основе критерия минумума стоимости определить требования к конструкции, вытекающие из динамических и статических нагрузок, возникающих при работе ВЭУ.
В системе управления ВЭУ использованы микро-ЭВМ, на базе которых построены управляющие устройства, имеющие в настоящее время широкое применение. Использование в ВЭУ микро-ЭВМ не требует дополнительных технических разработок, что является важным положительным моментом с позиции крупномасштабного развития встроэнергетики. Проект ветроколеса основывается на хорошо отработанной технологии производства винтов самолетов и вертолетов. Поэтому для анализа ветроколеса с конструктивной и динамической точек зрения могут быть использованы соответствующие методы, применяемые в авиационной технике, надежность которых подтверждена имеющимися данными по большим металлическим конструкциям.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
