[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2771475C1 - Device for starting and stabilizing the frequency of an electric power plant - Google Patents

Device for starting and stabilizing the frequency of an electric power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2771475C1
RU2771475C1 RU2021138940A RU2021138940A RU2771475C1 RU 2771475 C1 RU2771475 C1 RU 2771475C1 RU 2021138940 A RU2021138940 A RU 2021138940A RU 2021138940 A RU2021138940 A RU 2021138940A RU 2771475 C1 RU2771475 C1 RU 2771475C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rigid connection
connection element
alternator
power
starting
Prior art date
Application number
RU2021138940A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Николаевич Удинцев
Дмитрий Маратович Габдушев
Мария Михайловна Сергеева
Владимир Михайлович Королев
Светлана Валерьевна Чистякова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2021138940A priority Critical patent/RU2771475C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2771475C1 publication Critical patent/RU2771475C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/26—Starting; Ignition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering, is intended to start and stabilize the speed of the primary engine of the generator in autonomous power systems with short-term abrupt changes in load power. A known device for starting an electric power plant, containing storage batteries and an electric machine, is equipped with a blocker for switching to a motor mode and a rigid connection element, and the electric machine is made in the form of a DC machine (DCM), while the battery through a blocker for switching to a motor mode are connected by power contacts to the DCM brush-collector assembly, the rigid connection element is installed on the DCM and is configured to be connected to the primary motor of the alternator. The rigid connection element can be made in the form of a drive gear or a coupling.EFFECT: simplifying the design and expanding the scope and functionality of the device.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для запуска и стабилизации частоты вращения первичного двигателя генератора (газотурбинного или двигателя внутреннего сгорания) в автономных энергосистемах при кратковременных скачкообразных изменениях мощности нагрузки, а также генерирования электрической энергии в системах автономного электроснабжения.The invention relates to the field of electrical engineering and is intended for starting and stabilizing the speed of the primary generator engine (gas turbine or internal combustion engine) in autonomous power systems with short-term abrupt changes in load power, as well as generating electrical energy in autonomous power supply systems.

Известен регулятор частоты электроэнергетической установки (патент RU №2151460, публ. 20.06.2000, МПК Н02Р 9/44), содержащий асинхронный генератор с выходными зажимами А, В, С, к которым подключены конденсаторы возбуждения, устройство стабилизации напряжения и статор синхронного двигателя, вал которого соединен со входом центробежного регулятора оборотов, а его выход - с устройством подачи топлива приводного двигателя, соединенного с валом асинхронного генератора.A frequency regulator of an electric power plant is known (patent RU No. 2151460, publ. 20.06.2000, IPC H02R 9/44), containing an asynchronous generator with output terminals A, B, C, to which excitation capacitors are connected, a voltage stabilization device and a synchronous motor stator, the shaft of which is connected to the input of the centrifugal speed controller, and its output is connected to the fuel supply device of the drive motor connected to the shaft of the asynchronous generator.

Недостатком данного технического решения является низкая точность регулирования, обусловленная погрешностью центробежного регулятора, а также малое быстродействие регулирования вследствие наличия технических ограничений скорости подачи топлива при кратковременных скачкообразных изменениях мощности.The disadvantage of this technical solution is the low accuracy of regulation due to the error of the centrifugal regulator, as well as the low speed of regulation due to the presence of technical restrictions on the fuel supply rate during short-term power surges.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является стартер-генератор (патент RU на полезную модель №55041, публ. 27.07.2006, МПК F02C 7/26), содержащее аккумуляторную батарею, DC-DC преобразователь, состоящий из дросселя, двух транзисторов и двух диодов, накопительный конденсатор, трехфазный мостовой инвертор напряжения, синхронную машину с возбуждением от постоянных магнитов.The closest in technical essence to the proposed invention is a starter-generator (RU patent for utility model No. 55041, published on July 27, 2006, IPC F02C 7/26), containing a battery, a DC-DC converter consisting of a choke, two transistors and two diodes, a storage capacitor, a three-phase bridge voltage inverter, a synchronous machine with permanent magnet excitation.

Недостатками настоящего технического решения являются сложность конструкции, связанная с применением полупроводниковых преобразователей, а также узкая область применения и малые функциональные возможности.The disadvantages of this technical solution are the complexity of the design associated with the use of semiconductor converters, as well as a narrow scope and low functionality.

Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание требуемой частоты вращения первичного двигателя генератора при скачкообразных изменениях мощности нагрузки.The technical objective of the invention is to maintain the required speed of the generator prime mover with sudden changes in load power.

Технический результат заключается в упрощении конструкции и расширении области применения и функциональных возможностей устройства.The technical result consists in simplifying the design and expanding the scope and functionality of the device.

Это достигается тем, что известное устройство для запуска электроэнергетической установки, содержащее аккумуляторные батареи (АКБ) и электрическую машину, снабжено блокиратором перехода в двигательный режим и элементом жесткого соединения, а электрическая машина выполнена в виде машины постоянного тока (МПТ), при этом АКБ посредством блокиратора перехода в двигательный режим подключены силовыми контактами к щеточно-коллекторному узлу МПТ, элемент жесткого соединения установлен на МПТ и выполнен с возможностью подсоединения к первичному двигателю генератора переменного тока. Элемент жесткого соединения может быть выполнен в виде шестерни привода или соединительной муфты. Аккумуляторные батареи, блокиратор перехода в двигательный режим, МПТ и элемент жесткого соединения соединены между собой сборочными операциями и изготовлены в едином конструктивном исполнении.This is achieved by the fact that the known device for starting an electric power plant, containing batteries (batteries) and an electric machine, is equipped with a blocker for switching to a motor mode and a rigid connection element, and the electric machine is made in the form of a direct current machine (DC), while the battery through blocker of the transition to the motor mode are connected by power contacts to the brush-collector unit of the MPT, the rigid connection element is installed on the MPT and is configured to be connected to the primary motor of the alternator. The rigid connection element can be made in the form of a drive gear or a coupling. Batteries, motor mode blocker, MPT and rigid connection element are interconnected by assembly operations and are made in a single design.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема устройства для запуска и стабилизации частоты электроэнергетической установки.The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of a device for starting and stabilizing the frequency of an electric power plant.

Устройство для запуска и стабилизации частоты электроэнергетической установки содержит аккумуляторные батареи (АКБ) 1, которые посредством блокиратора перехода в двигательный режим 2 подключены силовыми контактами к щеточно-коллекторному узлу машины постоянного тока (МПТ) 3. На МПТ 3 установлен элемент жесткого соединения 4, выполненный с возможностью подсоединения к электроэнергетической установке, а именно, к первичному двигателю 5 генератора переменного тока 6, к которому подключена электрическая нагрузка 7.The device for starting and stabilizing the frequency of the electric power plant contains batteries (batteries) 1, which are connected by power contacts to the brush-collector unit of the DC machine (MPT) 3 by means of a blocker for switching to the motor mode 2. On the MPT 3, a rigid connection element 4 is installed, made with the ability to connect to an electric power plant, namely, to the primary engine 5 of the alternator 6, to which the electrical load 7 is connected.

Элемент жесткого соединения 4 может быть выполнен в виде шестерни привода или соединительной муфты.The rigid connection element 4 can be made in the form of a drive gear or a coupling.

Аккумуляторные батареи (АКБ) 1, блокиратор перехода в двигательный режим 2, МПТ 3 с элементом жесткого соединения 4 соединены между собой сборочными операциями и изготовлены в едином конструктивном исполнении.Rechargeable batteries (ACB) 1, blocker of transition to the motor mode 2, MPT 3 with a rigid connection element 4 are interconnected by assembly operations and are made in a single design.

Устройство для запуска и стабилизации частоты электроэнергетической установки работает следующим образом.A device for starting and stabilizing the frequency of an electric power plant operates as follows.

При запуске первичного двигателя 5 генератора переменного тока 6 предлагаемое устройство выполняет функции стартера.When starting the primary engine 5 of the alternator 6, the proposed device performs the functions of a starter.

В этом режиме машина постоянного тока 3 работает в режиме двигателя постоянного тока, получая питание от АКБ 1, и раскручивает первичный двигатель 5 генератора переменного тока 6, который благодаря жесткому соединению 4 приводится во вращение.In this mode, the DC machine 3 operates as a DC motor, powered by battery 1, and spins the prime mover 5 of the alternator 6, which is driven due to the rigid connection 4.

При выходе первичного двигателя 5 генератора переменного тока 6 на номинальные обороты, МПТ 3 переходит в генераторный режим, заряжая АКБ 1. Это обеспечивается благодаря соединению АКБ 1 силовыми контактами к щеточно-коллекторному узлу машины постоянного тока 3 посредством блокиратора перехода в двигательный режим 2.When the primary engine 5 of the alternator 6 reaches its nominal speed, the MPT 3 switches to the generator mode, charging the battery 1. This is ensured by connecting the battery 1 with power contacts to the brush-collector assembly of the DC machine 3 by means of a blocker for switching to the motor mode 2.

При снижении оборотов первичного двигателя 5 генератора переменного тока 6 (что может быть вызвано кратковременным набросом электрической нагрузки 7 на генератор переменного тока 6), МПТ 3 переходит в двигательный режим, не допуская снижения оборотов ниже требуемых и предотвращая вынужденный останов первичного двигателя 5 генератора переменного тока 6. Тем самым поддерживается требуемая частота вращения первичного двигателя 5 генератора переменного тока 6 при скачкообразных изменениях мощности нагрузки за счет потребления МПТ 3 в двигательном режиме аккумулированной энергии на АКБ 1 (которая накопилась за время работы при номинальной частоте вращения первичного двигателя 5). Переход МПТ 3 в двигательный режим осуществляется за счет того, что напряжение на АКБ 1 в момент скачкообразного наброса мощности превышает ЭДС МПТ 3 при сниженных оборотах первичного двигателя 5 генератора переменного тока 6.When the speed of the primary engine 5 of the alternator 6 decreases (which can be caused by a short-term surge of electrical load 7 on the alternator 6), the MPT 3 switches to the motor mode, preventing the speed from falling below the required one and preventing the forced shutdown of the primary engine 5 of the alternator 6. Thus, the required speed of the primary engine 5 of the alternator 6 is maintained during abrupt changes in the load power due to the consumption of the MPT 3 in the motor mode of the accumulated energy on the battery 1 (which has accumulated during operation at the rated speed of the primary engine 5). The transition of the MPT 3 to the motor mode is carried out due to the fact that the voltage on the battery 1 at the moment of an abrupt power surge exceeds the EMF of the MPT 3 at reduced speeds of the primary engine 5 of the alternator 6.

На кратковременные скачкообразные изменения мощности электрической нагрузки 7 могут оказывать влияние следующие известные процессы: пуск асинхронного электродвигателя большой мощности, ток намагничивания трансформаторов, аварийный останов одного из электрических агрегатов, подключение за один шаг мощных потребителей и прочее.The following well-known processes can influence short-term abrupt changes in the power of the electrical load 7: starting a high-power asynchronous electric motor, magnetizing current of transformers, emergency shutdown of one of the electrical units, connecting powerful consumers in one step, and so on.

При сбросе мощности электрической нагрузки 7 обороты первичного двигателя 5 генератора переменного тока 6 увеличиваются. МПТ 3 переходит в генераторный режим, заряжая при этом АКБ 1 для последующего применения при кратковременных изменениях мощности электрической нагрузки 7, а также позволяя предотвратить резкое увеличение частоты первичного двигателя 5 генератора переменного тока 6 при сбросе мощности электрической нагрузки 7.When the power of the electrical load 7 is reset, the speed of the primary engine 5 of the alternator 6 increases. MPT 3 goes into generator mode, while charging the battery 1 for subsequent use with short-term changes in the power of the electrical load 7, and also allows you to prevent a sharp increase in the frequency of the primary engine 5 of the alternator 6 when the power of the electrical load 7 is reset.

При останове первичного двигателя 5 генератора переменного тока 6 по инициативе оператора или систем автоматического управления функция поддержания требуемой частоты вращения первичного двигателя 5 генератора переменного тока 6 при скачкообразных изменениях мощности электрической нагрузки 7 блокируется с помощью блокиратора перехода в двигательный режим 2.When the primary engine 5 of the alternator 6 is stopped at the initiative of the operator or automatic control systems, the function of maintaining the required speed of the primary engine 5 of the alternator 6 with sudden changes in the power of the electrical load 7 is blocked using the blocker for switching to the motor mode 2.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет обеспечивать требуемую частоту вращения первичного двигателя 5 генератора переменного тока 6 при скачкообразных изменениях мощности. В предлагаемом изобретении реализована возможность использования запасенной энергии в АКБ 1 для поддержания требуемой частоты вращения первичного двигателя 5 генератора переменного тока 6 при скачкообразных изменениях мощности электрической нагрузки 7 (а не только для запуска первичного двигателя 5 генератора переменного тока 6, как в устройстве-прототипе).Thus, the present invention makes it possible to provide the required rotational speed of the primary engine 5 of the alternator 6 with sudden changes in power. The present invention implements the possibility of using the stored energy in the battery 1 to maintain the required speed of the primary engine 5 of the alternator 6 with sudden changes in the power of the electrical load 7 (and not only to start the primary engine 5 of the alternator 6, as in the prototype device) .

Кроме этого, в предлагаемом устройстве преобразование электрической энергии в механическую происходит при помощи электрической машины постоянного тока 3, а не электрической машины переменного тока (по прототипу). Использование МПТ 3 позволяет отказаться от использования полупроводникового DC-DC преобразователя, накопительного конденсатора и трехфазного мостового инвертора напряжения, тем самым упрощается конструкция устройства, а также исключается необходимость использования сложной системы управления данными преобразователями.In addition, in the proposed device, the conversion of electrical energy into mechanical energy occurs using a DC electric machine 3, and not an AC electric machine (according to the prototype). The use of MPT 3 eliminates the use of a semiconductor DC-DC converter, a storage capacitor and a three-phase bridge voltage inverter, thereby simplifying the design of the device, and also eliminates the need to use a complex control system for these converters.

Жесткое соединение валов МПТ 3 и первичного двигателя 5 генератора переменного тока 6 обеспечивает увеличение быстродействия предлагаемого устройства.The rigid connection of the shafts of the MPT 3 and the primary engine 5 of the alternator 6 increases the performance of the proposed device.

Использование изобретения позволяет расширить область применения и функциональные возможности устройства за счет обеспечения требуемой частоты вращения первичного двигателя генератора при скачкообразных изменениях мощности, а также упростить конструкцию за счет исключения полупроводникового DC-DC преобразователя, накопительного конденсатора и трехфазного мостового инвертора напряжения и изменения вида электрической машины на машину постоянного тока.The use of the invention makes it possible to expand the scope and functionality of the device by providing the required rotational speed of the generator primary engine during power surges, as well as to simplify the design by eliminating the semiconductor DC-DC converter, storage capacitor and three-phase bridge voltage inverter and changing the type of electric machine to DC machine.

Claims (1)

Устройство для запуска и стабилизации частоты электроэнергетической установки, содержащее аккумуляторные батареи (АКБ) и электрическую машину, отличающееся тем, что оно снабжено блокиратором перехода в двигательный режим и элементом жесткого соединения, а электрическая машина выполнена в виде машины постоянного тока (МПТ), при этом АКБ посредством блокиратора перехода в двигательный режим подключены силовыми контактами к щеточно-коллекторному узлу МПТ, элемент жесткого соединения установлен на МПТ и выполнен с возможностью подсоединения к первичному двигателю генератора переменного тока.A device for starting and stabilizing the frequency of an electric power plant, containing batteries (batteries) and an electric machine, characterized in that it is equipped with a blocker for switching to a motor mode and a rigid connection element, and the electric machine is made in the form of a direct current machine (DC), while The batteries are connected by power contacts to the brush-collector assembly of the MPT by means of a blocker for switching to the motor mode, the rigid connection element is installed on the MPT and is configured to be connected to the primary motor of the alternator.
RU2021138940A 2021-12-27 2021-12-27 Device for starting and stabilizing the frequency of an electric power plant RU2771475C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021138940A RU2771475C1 (en) 2021-12-27 2021-12-27 Device for starting and stabilizing the frequency of an electric power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021138940A RU2771475C1 (en) 2021-12-27 2021-12-27 Device for starting and stabilizing the frequency of an electric power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2771475C1 true RU2771475C1 (en) 2022-05-04

Family

ID=81459037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021138940A RU2771475C1 (en) 2021-12-27 2021-12-27 Device for starting and stabilizing the frequency of an electric power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2771475C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU55041U1 (en) * 2006-01-10 2006-07-27 Новосибирский государственный технический университет STARTER GENERATOR
RU2456734C2 (en) * 2010-04-15 2012-07-20 Даниил Евгеньевич Федоров Energy accumulator
RU2757212C1 (en) * 2021-01-25 2021-10-12 Открытое акционерное общество "Электроагрегат" Synchronous machine with a common excitation system when operating in the generator/motor mode

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU55041U1 (en) * 2006-01-10 2006-07-27 Новосибирский государственный технический университет STARTER GENERATOR
RU2456734C2 (en) * 2010-04-15 2012-07-20 Даниил Евгеньевич Федоров Energy accumulator
RU2757212C1 (en) * 2021-01-25 2021-10-12 Открытое акционерное общество "Электроагрегат" Synchronous machine with a common excitation system when operating in the generator/motor mode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2251953B1 (en) Genset system with energy storage for transient response
US8497591B2 (en) System and method for off-highway vehicle engine cranking
CN104993580A (en) Gas-electricity hybrid DC power supply device
RU2509002C2 (en) Electric transmission of ac traction vehicle power
RU2321765C1 (en) Starter-generator
RU2771475C1 (en) Device for starting and stabilizing the frequency of an electric power plant
JP2011256729A (en) Engine power generating apparatus
RU2713390C1 (en) Adaptive starter-generator system for aircrafts
US7710058B2 (en) Motor drive architecture for high frequency AC bus
JPS6277098A (en) Gas turbine generator
US11105258B2 (en) Turbo-electric turbo-compounding system
CN111566888B (en) Hybrid universal load regulator
KR20190025778A (en) Hybrid gasoline-electric propulsion system
RU95919U1 (en) ELECTRIC POWER PLANT
RU2419957C1 (en) Electric power plant
US11105259B2 (en) Turbo-electric turbo-compounding method
RU2791376C1 (en) Power plant
RU55041U1 (en) STARTER GENERATOR
RU97227U1 (en) ELECTRIC POWER PLANT
RU2811064C1 (en) Method for controlling power plant with asynchronous starter generator
JP4761250B2 (en) Power generation equipment
CN115013165A (en) Direct current starting system of gas turbine
RU2742889C1 (en) Method of electric power supply for autonomous consumers by wind power devices
RU152539U1 (en) ELECTROMECHANICAL SYSTEM
Reshetnikov Modeling of integrated starter-generator