Система управления ветродвигателем

 

Изобретение позволяет обеспечить пуск ветродвигателя под нагрузкой и повысить надежность его работы . Система содержит датчик угла установки лопастей и источник опорного напряжения. Регулятор угла поворота лопастей вьтолнен в виде двух ключевых элементов 11, 12, последовательно соединенных первого сумматора 13, первого дифференциального усилителя 14, делителя 15 второго сумматора 16, звена 17с зоной нечувствительности , второго дифференциального усилителя 18 и логического блока 19.. Логический блок выполнен в виде двух элементов И, элемента ИЛИ, первого, второго и третьего релейных элементов . При скорости ветра большей, чем минимально допустимая, но меньшей, чем штормовая, на выходе второго релейного элемента появляется сигнал, соответствующий включению привода на увеличение угла установки лопастей. Лопасти будут поворачиваться до тех пор, пока не произойдет трогание ветроколеса, тогда появится сигнал, который замкнет цепь управления приводом и дальнейшее увеличение угла установки лопастей прекратится. В режиме стабилизации угловой скорости регулятор управляет углом установки по отклонению от заданной величины, которая поступает с источника опорного напряжения. В останова ветродвигателя в нормальных условиях отключается источник .опорного напряжения , а переключатель включается в положение запрета пуска. В случае останова при штормовом ветре срабатывает третий релейный элемент и включает элемент 11, при этом независимо от других сигналов на привод поступает сигнал, который уменьшает до нуля угол установки лопастей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. сл 00 О5 О5 О) 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 7 А1

m 4 Р 03 D 7/04 З ®г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,«1

>1

У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А BTOPCKOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3988139/25-06 (22) 10.12.85 (46) 15.01.88. Бюл. Ф 2 (71) Киевский политехнический инсти.тут им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Н.Г.Попович, Н.Н.Бондаренко, Г.Гербер, В.Н.Шевченко, П.Ф.Васько и В.И.Коваленко (53) 621.854 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1098527, кл. F 03 D 7/04, 1984. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЕТРОДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение позволяет обеспечить пуск ветродвигателя под нагрузкой и повысить надежность его работы, Система содержит датчик угла установки лопастей и источник опорного напряжения. Регулятор угла поворота лопастей выполнен в виде двух ключевых элементов 11, 12, последовательно соединенных первого сумматора 13, первого дифференциального усилителя

14, делителя 15, второго сумматора

16, звена 17 с зоной нечувствительности, второго дифференциального усилителя 18 и логического блока 19..

Логический блок выполнен в виде двух элементов H элемента ИЛИ, первого, второго и третьего релейных элементов. При скорости ветра большей, чем минимально допустимая, но меньшей, чем штормовая, на выходе второго релейного элемента появляется сигнал, соответствующий включению привода на увеличение угла установки лопастей.

Лопасти будут поворачиваться до тех пор, пока не произойдет трогание ветроколеса, тогда появится сигнал, который замкнет цепь управления приводом и дальнейшее увеличение угла установки лопастей прекратится. В режиме стабилизации угловой скорости регулятор управляет углом установки по отклонению от заданной величины, которая поступает с источника опорного напряжения. В случае останова ветродвигателя в нормальных условиях отключается источник .опорного напряжения, а переключатель включается в положение запрета пуска. В случае останова при штормовом ветре срабатывает третий релейный элемент и включает элемент 11, при этом независимо от других сигналов на привод поступает сигнал, который уменьшает до нуля угол установки .лопастей. 1 э.п. ф-лы, 3 ил.

1366687

Изобретение относится / к ветроэнергетике, а именно к системам управления ветряным двигателем.

Цель изобретения — обеспечение пуска ветродвигателя под нагрузкой и повышение надежности его работы.

На фиг.1 представлена функциональная схема системы управления ветряным двигателем; на фиг.2 — функциональная схема регулятора угла пово-. рота лопастей; на фиг.3 — функциональная схема логического блока.

Система управления ветряным двигателем (фиг.1) снабженным ротором 1 с поворотными лопастями 2, связанными с приводом 3, содержит датчик 4 скорости ветра, датчик 5 угловой скорости ротора 1 и пусковой переключатель 6, подключенные к входу регулятора 7 угла поворота лопастей 2 (фиг.2), выход которого подключен к входу 8 привода 3, датчик 9 угла установки лопастей, источник 10 опорного напряжения, подключенные к входу регулятора 7 угла поворота лопастей

2, который выполнен в виде двух ключевых элементов 11, 12, последовательно соединенных первого сумматора

13, входы которого подключены к источнику 10 опорного напряжения и датчику 5 угловой скорости ротора 1, первого дифференциального усилителя

14, делителя 15, второго сумматора

16, второй вход которого подключен к датчику угла установки лопастей 2, звена 17 с зоной нечувствительности, второго дифференциального усилителя

18, выход которого соединен с приводом 3, логического блока 19, входы которого подключены к выходу первого дифференциального усилителя 14., датчику 5 угловой скорости ротора 1 и пусковому переключателю 6, а выходы— к входам первого 11 и второго 12 клю-с чевых элементов, причем первый вход первого 11 ключевого элемента подключен к выходу делителя 15, первый выход второго ключевого элемента 12 к второму входу второго сумматора 16, а вторые выходы ключевых элементов

1-1, 12 соединены между собой и подключены к общей шине.

Логический блок 19 (фиг.3) выпол-! нен в виде двух элементов И 20, 20 элемента ИЛИ 21, первого релейного элемента 22, вход которого подключен к датчику 5 угловой скорости ротора

1, а выход — к первому входу первого

35

55

20 элемента И 20 и при помощи последовательно соединенных первого инвертора

23 и элемента задержки 24 — к первому входу второго элемента И 20, вто-! рого и третьего релейных элементов

25, 26, входы которых объединены и подключены к датчику 4 скорости ветра, причем выход второго релейного элемента 25 подключен к второму входу второго элемента И, выход третьего релейного элемента 26 — к первому входу элемента ИЛИ 21 и при помощи второго инвертора 27 к третьему входу второго элемента И 20., другие входы которого соединены с пусковым переключателем 6 и первым дифференциальным усилителем 14, а выход - c вторым ключевым элементом и вторым входом первого элемента И 20, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 21, а выход последнего к первому ключевому элементу 11 °

Система реализует три режима работы.

Первый режим . пуск ветродвигателя под нагрузкой. При скорости ветра, большей, чем минимально допустимая, но меньшей, чем штормовая, на выходе второго релейного элемента 25 (фиг.3) появляется сигнал логической единицы, сигнализирующий о том, что ветродвигатель может отдавать в нагрузку полезную мощность, а на выходе третьего релейного элемента 26 — логического нуля. Угловая скорость ветроколеса равна нулю, поэтому на выходе первого релейного элемента 22 — логический нуль, на выходе элемента задержки

24 — логическая единица, а на выходе первого дифференциального усилителя

14 появляется сигнал логической единицы. Если пусковой переключатель 6 переведен в положение "Пуск", то на выходе второго элемента И 20 .появляI ется сигнал логической единицы, что приводит к включению второго ключевого элемента 12, при этом его коммутирующая часть замыкает цепь, что приводит к обрыву обратной связи по углу установки лопастей. На выходе первого дифференциального усилителя

14 будет установлен уровень и полярность сигнала, соответствующие включению привода 3 на увеличение угла установки лопастей 2. Лопасти 2 поворачиваются до тех пор, пока не произойдет трогание ветроколеса, тогда

3 13666 на выходе первого релейного элемента

22 появится логическая единица, что приведет к появлению логической единице на выходе первого элемента И 20, и включению первого ключевого элемента 11, который замкнет цепь управления приводом 3 и дальнейшее увеличение угла установки лопастей прекратится. Происходит разгон ветродвига- 10 теля. Одновременно на выходе элемента задержки 24 через время, равное трем эквивалентным постоянным времени ветроколеса после прекращения поворота лопастей, появляется сигнал ло- 15 гического нуля. При этом отключаются первый и второй ключевые элементы 11, 12. За это время ветродвигатель успевает разогнаться до установившейся скорости. 20

Второй режим — стабилизация угловой скорости ветроколеса. Ключевые элементы 11, 12 находятся в исходном состоянии. (фиг.2) и регулятор 7 угла поворота лопастей управляет углом 25 установки по отклонению от заданной величины, которая поступает на вход первого сумматора 13 с источника 10 опорного напряжения. На второй вход первого сумматора 13 поступает сигнал обратной связи с датчика 5 угловой скорости ротора. Сигнал с выхода первого дифференциального усилителя

14 является управляющим сигналом привода 3.

Сигнал отрицательной обратной связи по углу установки лопастей 2 с датчика 9 угла установки лопастей поступает на второй вход второго сумматора 16 и обеспечивает отключение :40 привода 3, если фактический угол установки лопастей 2 соответствует заданному с точностью, определяемой звеном 17 с зоной нечувствительности Второй дифференциальный усилитель 4

1.8 усиливает сигнал ошибки контура регулирования угла установки лопастей

2. Регулятор угла поворота лопастей работает в режиме поддержания скорости ветроколеса на заданном уровне, Третий режим — останов для случаев останова ветродвигателя в нормальных условиях и при штормовом ветре.

В первом случае отключается источник

10 опорного напряжения, а пусковой переключатель 6 включен в положение запрета пуска. При этом угол установки лопастей уменьшается до нуля и ветродвигатель останавливается. Во

87 втором случае третий релейный элемент 26 срабатывает и включает первый ключевой элемент 11, при этом независимо состояние других сигналов, на привод 3 поступает управляющий сигнал, который уменьшает до нуля угол установки лопастей 2, что приводит к останову ветродвигателя.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Система управления ветродвигателем, снабженным ротором с поворотными лопастями, связанными с приводом, содержащая датчик скорости ветра, датчик угловой скорости ротора и пусковой переключатель, подключенные к входу регулятора угла поворота лопастей, выход которого подключен к входу привода, отличающаяс я тем, что, с целью обеспечения пуска ветродвигателя под нагрузкой и повышения надежности его работы, система дополнительно содержит дат-. чик угла установки лопастей и источник опорного напряжения, а регулятор угла поворота лопастей выполнен в виде двух ключевых элементов, последовательно соединенных первого сумматора, входы которого подключены к источнику опорного напряжения и датчику угловой скорости ротора, первого дифференциального усилителя, делителя, второго сумматора, второй вход которого. подключен к датчику угла установки лопастей, звена с зоной нечувствительности и второго дифференциального усилителя, выход которого соединен с приводом, и логического блока, входы которого подключены к выходу первого дифференциального усилителя, датчику угловой скорости ротора, датчику скорости ветра и пусковому переключателю, а выходы — к входам первого и второго ключевых элементов, причем первый вход первого ключевого элемента подключен к выходу делителя, первый выход второго ключевого элемента — к второму sxîäó второго сумматора, а вторые выходы ключевых элементов соединены между собой и подключены к общей шине.

2. Система по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что логический блок выполнен в виде двух элементов И, элемента ИЛИ, первого релейного элемента, вход которого подключен к датpuef

К датчику скор ротор

К domvusg двпра

eg W, М фс

° 1

Ы

И к

Ф с

Фиг.Л

Составитель И.Спиридонов

Редактор М.Бандура Техред Л.Олийнык Корректор Л.Патай

Заказ 6802/31 Тираж 431. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1366687 е чику угловой скорости ротора, а вы- третьего — к первому, входу элемента ход — к первому входу первого эле- ИЛИ и при помощи второго инвертора— мента И и при помощи последовательно к третьему входу второго элемента И, соединенных первого инвертора и зле- другие входы которого соединены с

5 мента задержки — к первому входу вто- пусковым переключателем и первым дифрого элемента И, второго и третьего ференциальным усилителем, а выход— релейных элементов, входы которых с вторым ключевым элементом и вторым объединены и.подключены к датчику входом первого элемента И, выход коскорости ветра; причем выход второго 10 торого подключен к второму входу элерелейного элемента подключен к второ- мента ИЛИ, а выход последнего — к му входу. второго элемента И, выход первому ключевому элементу.