CC BY
372
,,„ „„„,„,„,„„,„„. Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
УДК 621.311.24; 621.548
Никитенко Г. В., Коноплев Е. В., Коноплев П. В., Бобрышев А. В., Деведеркин И. В.
Nikitenko G. V., Konoplyov E. V., Konoplyov P. V., Bobryshev A. V., Devederkin I. V.
СТАБИЛИЗАЦИЯ ВЫХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ В СОСТАВЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
STABILIZATION OF THE OUTPUT PARAMETERS OF THE ASYNCHRONOUS GENERATOR WITH CAGE ROTOR AS PART OF A WIND POWER PLANT
Предложена схема ветроэнергетической установки с асинхронным генератором с короткозамкнутым ротором для автономного электроснабжения потребителей. Рассмотрена работа устройств стабилизации выходных параметров асинхронного генератора.
Ключевые слова: ветроэнергетика, автономное электроснабжение, ветроэнергетическая установка.
Никитенко Геннадий Владимирович -
доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой применения электрической энергии в сельском хозяйстве, Ставропольский государственный аграрный университет, г. Ставрополь
Коноплев Евгений Викторович -
кандидат технических наук, доцент кафедры применения электрической энергии в сельском хозяйстве, Ставропольский государственный аграрный университет, г. Ставрополь Тел.: 8-903-418-97-46 Е-mail: konoplev82@mail.ru
Коноплев Павел Викторович -
кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Физика»
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 8-903-418-97-46
Е-mail: konoplev82@mail.ru
Бобрышев Андрей Владимирович -
инженер, г. Ставрополь Тел.: 8-903-418-97-46 Е-mail: konoplev82@mail.ru
Деведеркин Игорь Викторович -
аспирант кафедры применения электрической энергии в сельском хозяйстве
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 8-903-418-97-46
Е-^^к konoplev82@mail.ru
A scheme for a wind power plant with an asynchronous generator with cage rotor for autonomous power supply to consumers. Examine the work of stabilization devices output parameters of the asynchronous generator.
Key words: wind power, autonomous power, wind power plant.
Nikitenko Gennadiy Vladimirovich -
Doctor in Technical Sciences, Professor, Head of the Department of application of electrical energy in agriculture» Stavropol State Agrarian University Stavropol
Konoplyev Evgeniy Viktorovich -
Ph.D. in Technical Sciences, Associate Professor, «The use of electricity in agriculture» Stavropol State Agrarian University Stavropol Тel.: 8-903-418-97-46 Е-mail: konoplev82@mail.ru
Konoplyev Pavel Viktorovich -
Ph.D. in Technical Sciences, Senior Lecturer, Department of «Physics» Ulianov Stavropol State Agrarian University Stavropol
Тel.: 8-903-418-97-46 Е-mail: konoplev82@mail.ru
Bobryshev Andrey Vladimirovich -
engineer, Stavropol Тel.: 8-903-418-97-46 Е-mail: konoplev82@mail.ru
Devederkin Igor Viktorovich -
Ph.D. Student of the Department Department «Application of electrical energy in agriculture» Stavropol State Agrarian University Stavropol
Тel.: 8-903-418-97-46 Е-mail: konoplev82@mail.ru
Для обеспечения автономных потребителей качественной электроэнергией от ветроэнергетических установок (ВЭУ) их трехфазные генераторы электрической энергии должны обеспечить стабильный уровень как напряжения, так и частоты [1-12]. В качестве генератора с экономической точки зрения наиболее заманчиво выглядит использование асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором, так как он отличается дешевизной, высокой надежностью и простотой конструкции по сравнению с другими типами генераторов. Однако стабилиза-
ция выходных параметров данного генератора осложняется высокой чувствительностью выходного напряжения от угловой скорости ротора генератора. Стабилизация частоты вращения короткозамкнутого ротора асинхронного генератора является основной задачей при использовании их в составе ветроэнергетической установки. В данной статье рассмотрены устройства (маховик и двигатель постоянного тока ДПТ) стабилизации частоты вращения асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором, входящего в состав ветроэнергетической установки (рис.).
в
естник ЛПК
Ставрополья
№ 4(16), 2014
Агроинженерия
73
Рисунок - Структурная схема ветроэнергетической установки:
1 - ветроколесо; 2 - вал ветроколеса; 3 - мультипликатор; 4 - вал мультипликатора; 5 - обгонная муфта; 6 - механический накопитель энергии (маховик); 7 - вал; 8 - асинхронный генератор с короткозамкнутым ротором; 9 - батарея пусковых конденсаторов; 10 - трансформаторы напряжения; 11 - потребитель электрической энергии; 12 - диодный мост; 13 - блок управления; 14 - аккумуляторная батарея; 15 - преобразователь напряжения; 16 - подшипники; 17 - двигатель постоянного тока
Энергия с ветроколеса (ВК) через мультипликатор и обгонную муфту поступает на маховик, соединенный с короткозамкнутым ротором асинхронного генератора. В зависимости от уровня напряжения на асинхронном генераторе через блок управления определяется режим работы ДПТ, соединенного с короткозамкнутым ротором. Данное присоединение ДПТ к ротору асинхронного генератора (АГ) возможно, так как АГ имеет сквозной ротор, что и позволяет с одной стороны подводить к генератору энергию от ветроколеса, а с другой стороны энергию ДПТ. При избытке энергии на валу ветроколеса (ВК) ДПТ работает в режиме генераторного торможения, тем самым уменьшая до необходимого уровня угловую скорость ротора АГ, при этом вырабатываемая энергия ДПТ накапливается на аккумуляторную батарею (АБ). При недостатке энергии на валу ВК или увеличении мощности электрических потребителей ДПТ поддерживает необходимый уровень угловой скорости ротора АГ, используя энергию АБ. В случае отсутствия ветра и прекращения по-
ступления энергии от ВК возможна работа АГ от ДПТ за счет энергии АБ.
Маховик предназначен для уменьшения скачков напряжения на фазах АГ как при изменении мощности подключаемой нагрузки, так и при изменении мощности на валу ВК. Массогабаритные параметры маховика зависят от установленной мощности электрических потребителей энергии и максимальных порывов ветра. Использование механических накопителей энергии вместе с асинхронным генератором с короткозамкнутым ротором повышает стабильность работы АГ в составе ВЭУ и предотвращает срыв генерации.
Совместное использование ДПТ и механического накопителя энергии (маховика) позволяет стабилизировать угловую скорость короткозам-кнутого ротора асинхронного генератора в широком диапазоне изменения мощности электрических потребителей и скорости ветра, что приводит к более предпочтительному использованию АГ в составе ветроэнергетических установок автономного электроснабжения потребителей по сравнению с другими типами генераторов.
Литература
1. Ветроэнергетические установки в системах автономного электроснабжения : монография / Г. В. Никитенко, Е. В. Ко-ноплев ; Ставропольский государственный аграрный университет. Ставрополь : АГРУС, 2008. - С. 152
2. Оценка вариантов автономного электроснабжения сельскохозяйственных потре-
References
1. Windmills in systems of autonomous power : monograph / G. V. Nikitenko, E. V. Konoplev ; Stavropol State Agrarian University. - Stavropol : AGRUS, 2008. P. 152.
2. Evaluation of options autonomous power to agricultural consumers / G. V. Nikitenko, E. V. Konoplyov, P. V. Konoplyov // Photo in agriculture. № 1. 2012. - P. 16-17.
74
,,„ „„„,„,„,„„,„„. Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
бителей / Г. В. Никитенко, Е. В. Коноплев, П. В. Коноплев // Техника в сельском хозяйстве. № 1. 2012. С. 16-17.
3. Ветроэнергетическая установка автономного электроснабжения / Г В. Никитенко, Е. В. Коноплев, П. В. Коноплев // Сельский механизатор. № 2. 2012. С. 25.
4. Стабилизация частоты вращения генератора ветроустановки / Г В. Никитенко, Е. В. Коноплев, П. В. Коноплев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. № 5. 2012. С. 24-25.
5. Пат. 113308 Российская Федерация, МПК Р03й 9/00. Ветроэнергетическая установка для автономного электроснабжения потребителей [Текст] / Никитенко Г. В., Коноплев Е. В., Коноплев П. В. ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Ставропольский ГАУ. - № 2011131341/07 заявл. 26.07.2011; опубл. 10.02.2012, Бюл. № 4.
6. Электроснабжение потребителей с использованием автономной ветроэнергетической установки /Г В. Никитенко, Е. В. Коноплев, П. В. Коноплев // Сборник научных трудов по материалам 74-й научно-практической конференции СтГАУ. Ставрополь, 2010. С. 165-167.
7. Режимы работы системы автономного электроснабжения потребителей / Г. В. Ни-китенко, Е. В. Коноплев, П. В. Коноплев // Сборник научных трудов по материалам
74-й научно-практической конференции СтГАУ. Ставрополь, 2010. С. 167-171.
8. Ветроэнергетическая установка автономного типа / Г. В. Никитенко, Е. В. Коноплев, П. В. Коноплев // Сборник научных трудов по материалам 74-й научно-практической конференции СтГАУ. Ставрополь, 2010. С. 171-176.
9. Обоснование структуры системы автономного электроснабжения / Г В. Никитенко, Е. В. Коноплев, П. В. Коноплев // Сборник научных трудов по материалам
75-й научно-практической конференции электроэнергетического факультета СтГАУ. Ставрополь, 2011. С. 137-143.
10. Ветроэнергетическая установка / Г. В. Никитенко, Е. В. Коноплев, П. В. Коноплев // Сборник научных трудов по материалам 75-й научно-практической конференции электроэнергетического факультета СтГАУ. Ставрополь, 2011. С. 143-145.
11. Электроснабжение автономных потребителей посредством использования ветроэнергетических установок / Г. В. Ни-китенко, Е. В. Коноплев, П. В. Коноплев, А. А. Лысаков // Наука и техника : монография. Красноярск: Научно-инновационный центр, 2011. С. 124-146.
12. Модель ветроэнергетической установки / П. В. Коноплев // Сборник научных трудов по материалам 76-й научно-практической конференции электроэнергетического факультета СтГАУ. Ставрополь, 2012. С. 56-64.
3. Wind Turbine autonomous power / G. V. Ni-kitenko, E. V. Konoplyov, P. V. Konoplyov // Rural mechanic. № 2. 2012. P. 25.
4. Stabilization speed wind turbine generator / Nikitenko G. V., Konoplyov E. V., Konoplyov P. V. // mechanization and electrification of agriculture № 5, 2012. P. 24-25.
5. Pat. 113308 Russian Federation, the IPC F03D 9/00. Wind Turbine for autonomous electricity supply [Text] / G. V. Nikitenko, E. V. Konoplyov, P. V. Konoplyov applicant and patentee FGBOU VPO Stavropol State Agrarian University. - № 2011131341/07 appl. 07.26.2011, publ. 10.02.2012, Bull. № 4.
6. Electricity to consumers using autonomous wind turbine / G. V. Nikitenko, E. V. Konoplyov, P. V. Konoplyov // Proceedings of the Materials of the 74th Scientific Conference SSAU. 2010. P. 165-167.
7. Modes of operation of the system of autonomous power of consumers / G. V. Nikitenko, E. V. Konoplyov, P. V. Konoplyov // Proceedings of the Materials of the 74th Scientific Conference SSAU. 2010. P. 167-171.
8. Wind Turbine is self-contained / G. V. Nikitenko, E. V. Konoplyov, P. V. Konoplyov // Proceedings of the Materials of the 74th Scientific Conference SSAU. 2010. P. 171-176.
9. Rationale for the structure of the system of autonomous power / G. V. Nikitenko, E. V. Konoplyov, P. V. Konoplyov // Proceedings of the Materials of the 75th Scientific Conference of the electricity department SSAU. 2011. P. 137-143.
10. Wind Turbine / G. V. Nikitenko, E. V. Konoplyov, P. V. Konoplyov // Proceedings of the Materials of the 75th Scientific Conference of the electricity department SSAU. 2011. P. 143-145.
11. Power supply autonomous consumers through the use of wind turbines / G. V. Ni-kitenko, E. V. Konoplyov, P. V. Konoplyov, A. A. Lysakov // Science and technology: monograph. - Atlanta: Research and Innovation Center. 2011. P. 124-146.
12. Model wind turbine / P. V. Konoplyov // Proceedings of the Materials of the 76th Scientific Conference of the electricity department SSAU. 2012. P. 56-64.
