RU2721013C2 - Preliminary charging of capacitor bank - Google Patents
Preliminary charging of capacitor bank Download PDFInfo
- Publication number
- RU2721013C2 RU2721013C2 RU2016147318A RU2016147318A RU2721013C2 RU 2721013 C2 RU2721013 C2 RU 2721013C2 RU 2016147318 A RU2016147318 A RU 2016147318A RU 2016147318 A RU2016147318 A RU 2016147318A RU 2721013 C2 RU2721013 C2 RU 2721013C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- capacitor bank
- power switch
- voltage
- charging
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
- F03D9/11—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing electrical energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
[0001] Настоящее изобретение относится, в общем, к ветровым турбинам, в частности, к системам и способам предварительной зарядки конденсаторной батарее в ветровой турбине.[0001] The present invention relates generally to wind turbines, in particular to systems and methods for precharging a capacitor bank in a wind turbine.
Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
[0002] Энергия ветра считается одним из самых «чистых» и экологичных источников энергии из существующих на сегодняшний день, и, соответственно, по этой причине ветровые турбины привлекают все больше внимания.[0002] Wind energy is considered one of the cleanest and most environmentally friendly energy sources available today, and accordingly, for this reason, wind turbines are attracting more and more attention.
Современная ветровая турбина, как правило, имеет в своем составе башню, генератор, трансмиссию, гондолу и одну или более лопастей ротора. Лопасти ротора перехватывают кинетическую энергию ветра с использованием общеизвестного принципа крыла и передают эту кинетическую энергию, посредством вращательной энергии, которая вращает вал, связанный с лопастями ротора, на трансмиссию, или, если трансмиссию не используют, непосредственно на генератор. Затем генератор преобразует механическую энергию в электрическую энергию, которая может быть подана в электросеть.A modern wind turbine typically comprises a tower, a generator, a transmission, a nacelle and one or more rotor blades. The rotor blades intercept the kinetic energy of the wind using the well-known principle of the wing and transfer this kinetic energy through rotational energy, which rotates the shaft connected to the rotor blades, to the transmission, or, if the transmission is not used, directly to the generator. Then the generator converts mechanical energy into electrical energy, which can be supplied to the mains.
[0003] При работе ветровой турбины различные ее компоненты подвергаются переменным нагрузкам, возникающим в результате аэродинамической нагрузки на лопасти под воздействием ветра. Нагрузка на лопасти зависит от скорости ветра, окружной скорости лопастей и/или угла наклона лопастей. Окружная скорость равна отношению скорости вращения лопасти к скорости ветра. Может быть необходимым управление ветровой турбиной на основе сигналов, отражающих окружную скорость (например, различных показаний скорости), с целью регулировки нагрузки на лопасти ротора ветровой турбины и/или с целью повышения выработки электроэнергии ветровой турбиной.[0003] During the operation of a wind turbine, its various components are subjected to variable loads resulting from aerodynamic loads on the blades under the influence of wind. The load on the blades depends on the wind speed, the peripheral speed of the blades and / or the angle of inclination of the blades. The peripheral speed is equal to the ratio of the speed of rotation of the blade to the speed of the wind. It may be necessary to control the wind turbine based on signals reflecting peripheral speed (for example, different speed readings), in order to adjust the load on the rotor blades of the wind turbine and / or to increase the power generation of the wind turbine.
[0004] Для снижения нагрузки на лопасти ротора были разработаны различные способы и устройства, позволяющие при их помощи снимать часть нагрузки с лопастей ротора. Такие способы и устройства включают например, изменение угла наклона лопастей ротора и/или снижение крутящего момента генератора при его работе. Соответственно, многие ветровые турбины имеют в своем составе контроллер турбины, который позволяет управлять ветровой турбиной различным образом в зависимости от относительной скорости конца лопасти и ветровой нагрузки на турбину. К примеру, в условиях непостоянных условий эксплуатации, ветровая турбина может регулировать крутящий момент генератора и/или угол наклона лопастей ротора с целью регулировки относительной скорости конца лопасти таким образом, чтобы она совпадала с уставкой относительной скорости конца лопасти, в целях увеличения объема энергии, захватываемого ветровой турбиной.[0004] To reduce the load on the rotor blades, various methods and devices have been developed that allow using them to remove part of the load from the rotor blades. Such methods and devices include, for example, changing the angle of inclination of the rotor blades and / or reducing the torque of the generator during its operation. Accordingly, many wind turbines include a turbine controller that allows you to control the wind turbine in various ways depending on the relative speed of the end of the blade and the wind load on the turbine. For example, under variable operating conditions, the wind turbine can adjust the generator torque and / or the angle of inclination of the rotor blades in order to adjust the relative speed of the end of the blade so that it coincides with the relative speed of the end of the blade in order to increase the amount of energy captured wind turbine.
[0005] Управление углом наклона лопастей ротора может выполняться, к примеру, при помощи двигателя для регулировки угла наклона лопастей относительно ветра. Двигатель регулировки угла наклона лопастей относительно ветра может быть двигателем постоянного тока (direct current, DC), запитанным от преобразователя постоянного тока в постоянный. Как правило, двигатель регулировки угла наклона лопастей относительно ветра имеет в своем составе источник постоянного тока, схему управления, инверторный мост и/или конденсаторную батарею, содержащую одно или более конденсаторных устройств. Из-за высокой емкости конденсаторной батареи для ограничения амплитуды бросков тока при включении может применяться схема предварительной зарядки в сочетании с шунтирующим контактором.[0005] The control of the angle of inclination of the rotor blades can be performed, for example, using an engine to adjust the angle of inclination of the blades relative to the wind. The motor for adjusting the angle of inclination of the blades relative to the wind can be a direct current (DC) motor powered from a direct current to direct current converter. As a rule, the engine for adjusting the angle of inclination of the blades relative to the wind includes a direct current source, a control circuit, an inverter bridge and / or a capacitor bank containing one or more capacitor devices. Due to the high capacity of the capacitor bank, a pre-charge circuit in combination with a shunt contactor can be used to limit the amplitude of the inrush currents when switched on.
[0006] Традиционные схемы предварительной зарядки могут содержать высокомощные резисторы, термисторы с положительным температурным коэффициентом (positive temperature coefficient, PTC), трансформаторы, источники переключающего тока, источники линейного тока или другие схемные конфигурации для ограничения тока, подаваемого на конденсаторную батарею. Однако такие методы предварительной зарядки могут быть неэффективными, времязатратными и/или сложными в реализации.[0006] Conventional pre-charging circuits may include high-power resistors, positive temperature coefficient thermistors (PTCs), transformers, switching current sources, line current sources, or other circuit configurations to limit the current supplied to the capacitor bank. However, such precharge methods may be inefficient, time consuming and / or difficult to implement.
[0007] Соответственно, необходимы системы и способы предварительной зарядки конденсаторной батареи простым, эффективным и регулируемым образом.[0007] Accordingly, systems and methods for precharging a capacitor bank are needed in a simple, efficient, and adjustable manner.
Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
[0008] Некоторые из аспектов и преимуществ вариантов осуществления настоящего изобретения будут рассмотрены в приведенном ниже описании, могут быть найдены на основе этого описания или могут быть найдены при практическом применении вариантов осуществления настоящего изобретения.[0008] Some of the aspects and advantages of embodiments of the present invention will be discussed in the description below, may be found based on this description, or may be found in the practical application of embodiments of the present invention.
[0009] Один из аспектов настоящего изобретения относится к системе предварительной зарядки конденсаторной батареи. Система содержит силовой ключ, последовательно подключенный к входному источнику постоянного тока, и токоограничивающее устройство, включенное последовательно между силовым ключом и конденсаторной батареей, содержащей одно или более конденсаторных устройств. Система также содержит первое устройство управления, сконфигурированное для управления работой силового ключа при помощи приема одного или более сигналов, указывающих на ток зарядки, связанный с конденсаторной батареей, и для управления работой силового ключа по меньшей мере частично на основе тока зарядки. Система также содержит второе устройство управления, сконфигурированное для измерения напряжения на конденсаторной батарее, а также для управления работой первого устройства управления по меньшей мере частично на основе измеренного напряжения на конденсаторной батарее.[0009] One aspect of the present invention relates to a precharge system for a capacitor bank. The system comprises a power switch connected in series to an input DC source and a current limiting device connected in series between the power switch and a capacitor bank containing one or more capacitor devices. The system also includes a first control device configured to control the operation of the power switch by receiving one or more signals indicative of the charging current associated with the capacitor bank, and to control the operation of the power switch at least partially based on the charging current. The system also includes a second control device configured to measure the voltage on the capacitor bank, and also to control the operation of the first control device at least partially based on the measured voltage on the capacitor bank.
[0010] Еще один аспект настоящего изобретения относится к способу управления предварительной зарядкой конденсаторной батареи, содержащей одно или более конденсаторных устройств. Конденсаторная батарея включена последовательно силовому ключу и токоограничивающему устройству между источником электроэнергии и конденсаторной батареей. Способ включает подачу, источником электропитания, входного постоянного тока для использования при зарядке конденсаторной батареи. Способ также включает контроль величины постоянного тока, втекающего в токоограничивающее устройство. Способ также включает управление, с возможностью выбора, работой силового ключа таким образом, что когда величина постоянного тока достигает порогового значения тока, силовой ключ размыкают. Способ также включает контроль напряжения на конденсаторной батарее. Способ также включает, когда напряжение на конденсаторной батарее достигает порогового значения напряжения, прекращение предварительной зарядки конденсаторной батареи таким образом, чтобы выполнялось шунтирование токоограничивающего устройства.[0010] Another aspect of the present invention relates to a method for controlling the pre-charging of a capacitor bank comprising one or more capacitor devices. The capacitor bank is connected in series with the power switch and the current limiting device between the power source and the capacitor bank. The method includes supplying, by a power source, a DC input for use when charging a capacitor bank. The method also includes monitoring the magnitude of the direct current flowing into the current limiting device. The method also includes controlling, with a choice, the operation of the power switch so that when the DC current reaches the threshold current value, the power switch is opened. The method also includes monitoring the voltage on the capacitor bank. The method also includes, when the voltage across the capacitor bank reaches a voltage threshold value, stopping pre-charging the capacitor bank so that a current limiting device is bypassed.
[0011] Еще один из примеров аспектов настоящего изобретения относится к ветротурбинной системе. Ветротурбинная система содержит ротор, статор и двигатель угла наклона одной или более лопастей ротора, связанных с этой системой. Ветротурбинная система также содержит одно или более устройств управления, сконфигурированных для предварительной зарядки конденсаторной батареи, связанной с двигателем регулировки угла наклона, при помощи запуска процесса предварительной зарядки конденсаторной батареи для контроля силы постоянного тока, втекающего в токоограничивающее устройство, которое включено последовательно между конденсаторной батареей и источником электропитания, для избирательного управления работой силового ключа таким образом, что когда величина постоянного тока достигает порогового значения тока, силовой ключ размыкают, что снижает величину тока, подаваемого на токоограничивающее устройство, контроль напряжения на конденсаторной батарее, и когда напряжение на конденсаторной батарее достигает порогового значения напряжения, прекращение процесса предварительной зарядки.[0011] Another example of aspects of the present invention relates to a wind turbine system. The wind turbine system comprises a rotor, a stator, and a tilt motor of one or more rotor blades associated with this system. The wind turbine system also includes one or more control devices configured to precharge the capacitor bank associated with the tilt adjustment motor by starting the precharging process of the capacitor bank to control the direct current flowing into the current limiting device that is connected in series between the capacitor bank and the power supply, for selectively controlling the operation of the power switch so that when the DC current reaches the threshold current value, the power switch is opened, which reduces the amount of current supplied to the current-limiting device, monitoring the voltage on the capacitor bank, and when the voltage on the capacitor bank reaches the threshold voltage values, termination of the pre-charge process.
[0012] В рассмотренных примерах осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены различные изменения и модификации.[0012] In the considered embodiments of the present invention, various changes and modifications may be made.
[0013] Для более детального понимания этих и других отличительных особенностей, аспектов и преимуществ различных вариантов осуществления настоящего изобретения следует обратиться к приведенному ниже описанию и приложенной формуле изобретения. На приложенных чертежах, которые входят в состав настоящего описания и являются его неотъемлемой частью, проиллюстрированы варианты осуществления настоящего изобретения. Приложенные чертежи, вместе с описанием, служат для разъяснения замысла настоящего изобретения.[0013] For a more detailed understanding of these and other distinguishing features, aspects and advantages of various embodiments of the present invention, reference should be made to the description below and the attached claims. The accompanying drawings, which are part of the present description and are an integral part thereof, illustrate embodiments of the present invention. The accompanying drawings, together with a description, serve to clarify the intent of the present invention.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
[0014] Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения, предназначенное для специалистов в данной области техники, приведено ниже на примерах приложенных чертежей, среди которых:[0014] A detailed description of embodiments of the present invention, intended for specialists in this field of technology, is given below in the examples of the attached drawings, among which:
[0015] на фиг. 1 показан перспективный вид примера ветровой турбины в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения;[0015] in FIG. 1 is a perspective view of an example of a wind turbine in accordance with embodiments of the present invention;
[0016] на фиг. 2 показан внутренний вид типовой гондолы ветровой турбины в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения;[0016] in FIG. 2 shows an internal view of a typical wind turbine nacelle in accordance with embodiments of the present invention;
[0017] на фиг. 3 показан общий вид примера системы управления двигателем регулировки угла наклона в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения;[0017] in FIG. 3 is a perspective view illustrating an example of a tilt adjustment engine control system in accordance with embodiments of the present invention;
[0018] на фиг. 4 показана блок-схема типового контроллера в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения;[0018] in FIG. 4 is a block diagram of a typical controller in accordance with embodiments of the present invention;
[0019] на фиг. 5 показан общий вид примера системы управления предварительной зарядкой для конденсаторной батареи в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения;[0019] in FIG. 5 is a perspective view showing an example of a precharge control system for a capacitor bank in accordance with embodiments of the present invention;
[0020] на фиг. 6 показан пример графика тока зарядки, подаваемого на конденсаторную батарею, в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения; и[0020] in FIG. 6 shows an example of a graph of a charging current supplied to a capacitor bank in accordance with embodiments of the present invention; and
[0021] на фиг. 7 показана блок-схема алгоритма способа предварительной зарядки конденсаторной батареи в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения.[0021] in FIG. 7 is a flow chart of a method for precharging a capacitor bank in accordance with embodiments of the present invention.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0022] Далее настоящее изобретение будет описано более подробно с помощью конкретных вариантов его осуществления, один или более из которых проиллюстрированы на приложенных чертежах. Каждый пример приведен в целях объяснения настоящего изобретения, а не его ограничения. Действительно, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что в пределах сущности и объема настоящего изобретения могут быть выполнены множество различных изменений и модификаций. К примеру, отличительные признаки, проиллюстрированные или описанные в качестве части одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, могут использоваться в комбинации с другим вариантом его осуществления, в результате чего может быть получен еще один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, подразумевается, что настоящее изобретение охватывает все подобные модификации и изменения, попадающие в объем пунктов приложенной формулы изобретения и их эквивалентов.[0022] The present invention will now be described in more detail using specific embodiments thereof, one or more of which are illustrated in the accompanying drawings. Each example is provided for the purpose of explaining the present invention, and not limiting it. Indeed, it will be apparent to those skilled in the art that many different changes and modifications can be made within the spirit and scope of the present invention. For example, features illustrated or described as part of one embodiment of the present invention can be used in combination with another embodiment, whereby another embodiment of the present invention can be obtained. Thus, it is intended that the present invention covers all such modifications and changes that fall within the scope of the appended claims and their equivalents.
[0023] Примеры аспектов настоящего изобретения относятся к системам и способам предварительной зарядки конденсаторной батареи. К примеру, силовой ключ и токоограничивающее устройство, например, индуктивное устройство, могут быть включены между источником электропитания постоянного тока и конденсаторной батареей, содержащей одно или более конденсаторных устройств. Может выполняться управление работой силового ключа с целью ограничения пиковой величины тока зарядки, протекающего через токоограничивающее устройство в конденсаторную батарею. Когда напряжение на конденсаторной батарее достигает порогового значения напряжения, процедура предварительной зарядки может быть прекращена. С этой целью может быть установлен шунтирующий контактор, таким образом, чтобы когда шунтирующий контактор замкнут, ток не протекал через схему предварительной зарядки (например, силовой ключ и токоограничивающее устройство).[0023] Examples of aspects of the present invention relate to systems and methods for precharging a capacitor bank. For example, a power switch and a current limiting device, such as an inductive device, may be included between a DC power source and a capacitor bank containing one or more capacitor devices. The operation of the power switch can be controlled to limit the peak value of the charging current flowing through the current limiting device to the capacitor bank. When the voltage on the capacitor bank reaches the threshold voltage value, the pre-charging procedure may be terminated. For this purpose, a bypass contactor can be installed so that when the bypass contactor is closed, current does not flow through the pre-charging circuit (for example, a power switch and a current limiting device).
[0024] В частности, силовой ключ может быть силовым ключом, управляемым с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ), например, полевым транзистором со структурой металл-оксид-полупроводник (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET), биполярным транзистором с изолированным затвором (IGBT), одним или более контактором, силовым реле или другим силовым ключом. Токоограничивающее устройство может быть индуктивным устройством (индуктором). Одно или более устройств управления могут управлять затвором MOSFET-транзистора, который является силовым ключом, по меньшей мере частично на основе величины тока, поданного на индуктор. К примеру, в вариантах осуществления настоящего изобретения, в которых силовым ключом является MOSFET-транзистор, устройства управления могут управлять затвором MOSFET-транзистора по меньшей мере частично на основе величины тока, поданного на индуктор. Между MOSFET-транзистором и индуктором может быть последовательно включен датчик тока, например, резистор, трансформатор тока, преобразователь тока, устройство на эффекте Холла или другой датчик тока. Датчик тока может быть сконфигурирован для регистрации тока, поданного на индуктор, и для предоставления сигнала, указывающего на величину тока, в устройство управления, которое управляет затвором.[0024] In particular, the power switch may be a power switch controlled by pulse width modulation (PWM), for example, a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) field-effect transistor, bipolar an insulated gate transistor (IGBT), one or more contactors, a power relay, or another power switch. The current limiting device may be an inductive device (inductor). One or more control devices may control the gate of the MOSFET, which is a power switch, at least in part based on the amount of current supplied to the inductor. For example, in embodiments of the present invention in which the power switch is a MOSFET, the control devices can control the gate of the MOSFET at least in part based on the amount of current supplied to the inductor. A current sensor, for example, a resistor, a current transformer, a current converter, a Hall effect device or other current sensor, can be connected in series between a MOSFET transistor and an inductor. The current sensor may be configured to detect the current supplied to the inductor and to provide a signal indicative of the amount of current to the control device that controls the gate.
[0025] Как отмечалось выше, устройство управления, которое управляет затвором, может быть сконфигурировано для управления затвором MOSFET-транзистора при помощи метода ШИМ-модуляции. Таким образом, устройство управления, которое управляет затвором, может быть сконфигурировано для регулировки скважности сигнала, подаваемого на затвор MOSFET-транзистора, по меньшей мере частично на основе сигнала, отражающего величину тока. В настоящем документе «скважность» - это отношение времени, когда импульс сигнала находится в активном (например, «высоком») состоянии к полному периоду модуляции сигнала. В частности, для каждого периода модуляции импульсного сигнала устройство управления, которое управляет затвором, может быть сконфигурировано для перевода импульса сигнала в низкое состояние, когда измеряемый ток достигает текущего порога, в результате чего силовой ключ размыкается. В примерах осуществления настоящего изобретения пороговое значение тока может составлять между около 0,7 Ампер и около 1,5 Ампер. В настоящем документе выражение «около», при использовании в связи с числовыми значениями, следует трактовать как подразумевающее нахождение в пределах 30% от указанного численного значения. Когда силовой ключ разомкнут, ток не протекает через токоограничивающее устройство. При этом в момент начала непосредственно следующего периода модуляции импульс сигнала может быть переведен в высокое состояние, в результате чего силовой ключ будет замкнут.Когда силовой ключ замкнут, ток, протекающий через токоограничивающее устройство в конденсаторную батарею, начинает расти. Когда ток вновь достигнет порогового значения тока, импульс сигнала может быть переведен в низкое состояние, в результате чего силовой ключ будет разомнут.[0025] As noted above, a control device that controls the gate can be configured to control the gate of the MOSFET using a PWM modulation method. Thus, the control device that controls the gate can be configured to adjust the duty cycle of the signal supplied to the gate of the MOSFET, at least in part based on a signal reflecting the magnitude of the current. In this document, “duty cycle” is the ratio of the time when the signal pulse is in the active (for example, “high”) state to the full period of signal modulation. In particular, for each modulation period of the pulse signal, the control device that controls the gate can be configured to lower the signal pulse when the measured current reaches the current threshold, as a result of which the power switch opens. In embodiments of the present invention, the threshold current value may be between about 0.7 Amperes and about 1.5 Amperes. In this document, the term “about”, when used in connection with numerical values, should be interpreted as implying that it is within 30% of the indicated numerical value. When the power switch is open, no current flows through the current limiting device. In this case, at the beginning of the immediately following modulation period, the signal pulse can be brought to a high state, as a result of which the power switch will be closed. When the power switch is closed, the current flowing through the current-limiting device to the capacitor bank begins to increase. When the current reaches the threshold value of the current again, the signal pulse can be brought to a low state, as a result of which the power switch will be opened.
[0026] На протяжении всей процедуры предварительной зарядки напряжение на конденсаторной батарее увеличивается. Может выполняться контроль напряжения на конденсаторной батарее. Когда напряжение на конденсаторной батарее достигает порогового значения напряжения, процедура предварительной зарядки может быть прекращена. К примеру, значение порога напряжения может составлять между около 60% и около 95% от входного напряжения постоянного тока. Таким образом, когда измеренное значение на конденсаторной батарее достигает порогового значения напряжения, может быть замкнут шунтирующий контактор, чтобы ток не протекал через токоограничивающее устройство.[0026] Throughout the pre-charging procedure, the voltage on the capacitor bank increases. The voltage monitoring on the capacitor bank may be performed. When the voltage on the capacitor bank reaches the threshold voltage value, the pre-charging procedure may be terminated. For example, the voltage threshold may be between about 60% and about 95% of the input DC voltage. Thus, when the measured value on the capacitor bank reaches a threshold voltage value, a bypass contactor can be closed so that no current flows through the current limiting device.
[0027] Далее, со ссылками на приложенные чертежи, будут более подробно описаны примеры осуществления настоящего изобретения. К примеру, на фиг. 1 показан вид в перспективе одного из вариантов осуществления ветровой турбины 10. В соответствии с иллюстрацией, ветровая турбина 10 включает, в основном, башню 12, стоящую на опорной поверхности 14, гондолу 16, установленную на башне 12, и ротор 18, связанный с гондолой 16. Ротор 18 включает вращающуюся ступицу 20 и по меньшей мере одну лопасть 22 ротора, связанную со ступицей 20 и выходящую из нее наружу. Например, в проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения ротор 18 включает три лопасти 22 ротора. Однако в одном из альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения ротор 18 может включать больше или меньше чем три лопасти 22 ротора. Все лопасти 22 ротора могут быть распределены по окружности вокруг ступицы 20 и могут способствовать вращению ротора 18, обеспечивая преобразование кинетической энергии ветра в полезную механическую энергию и затем - в электроэнергию. К примеру, ступица 20 может иметь вращательное соединение с электрическим генератором, размещенным внутри гондолы 16, и обеспечивать выработку электрической энергии.[0027] Next, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in more detail. For example, in FIG. 1 shows a perspective view of one embodiment of a
[0028] Ветровая турбина 10 может также содержать систему управления турбиной, которая имеет в своем составе контроллер турбины 26, размещенный в гондоле 16 или в другом месте и связанный с ветровой турбиной 10. В общем случае контроллер 26 турбины может содержать одно или более процессорных устройств. Так, в некоторых из вариантов осуществления настоящего изобретения, контроллер 26 турбины может включать соответствующие машиночитаемые инструкции, которые, при исполнении одним или более процессорными устройствами, конфигурируют контроллер 26 для выполнения различных функций, таких как прием, передача и/или исполнение сигналов управления ветровой турбиной. При этом сам контроллер 26 турбины может быть в общем случае сконфигурирован для управления различными режимами работы (например, последовательностями операций по пуску или останову) и/или компонентами ветровой турбины 10.[0028] The
[0029] Например, контроллер 26 может быть сконфигурирован для управления углом наклона, или углом поворота, каждой из лопастей 22 ротора (например, углом, который определяет пространственное положение лопастей 22 ротора относительно направления 28 ветра) для управления нагрузки на лопасти 22 ротора при помощи регулировки углового положения по меньшей мере одной из лопастей 22 ротора относительно ветра. К примеру, контроллер 26 турбины может управлять углом наклона лопастей 22 ротора либо по отдельности, либо одновременно, при помощи передачи соответствующих сигналов, или команд, управления на различные приводы угла наклона или механизмы регулировки угла наклона, например, двигатель 32 регулировки угла наклона (фиг. 2) ветровой турбины 10. В частности, лопасти 22 ротора могут быть шарнирно закреплены на ступице 20 при помощи одного или более подшипников угла наклона (не показаны на чертеже), при этом угол наклона может регулироваться при помощи поворота лопастей 22 вокруг оси 34 лопасти с использованием двигателей 32 регулировки угла наклона.[0029] For example, the
[0030] При этом, когда направление 28 ветра изменяется, контроллер 26 турбины может быть сконфигурирован для управления направлением гондолы 16 по углу рыскания при помощи поворота вокруг оси 36 рыскания с целью расположения лопастей 22 ротора в соответствии с направлением 28 ветра, что позволяет управлять нагрузками, воздействующими на ветровую турбину 10. Например, контроллер 26 турбины может быть сконфигурирован для передачи сигналов управления или команд на механизм 38 управления рысканием (фиг. 2) ветровой турбины, в результате чего гондола 16 может поворачиваться вокруг оси 30 рыскания.[0030] In this case, when the
[0031] Дополнительно, контроллер 26 турбины может быть сконфигурирован для управления крутящим моментом генератора 24 (фиг. 2). К примеру, контроллер 26 турбины может быть сконфигурирован для передачи сигналов или команд в генератор 24 с целью модулирования магнитного потока, формируемого в генераторе 24, что позволяет регулировать требуемый крутящий момент в генераторе 24. Подобное временное снижение мощности генератора 24 позволяет снизить скорость вращения лопастей 22 ротора, и соответственно, снизить воздействующие на них аэродинамические нагрузки, а также реактивные усилия, воздействующие на различные другие компоненты ветровой турбины 10.[0031] Additionally, the
[0032] На фиг. 2 показан упрощенный внутренний вид одного из вариантов осуществления гондолы 16 ветровой турбины 10. В соответствии с иллюстрацией, генератор 24 может быть размещен внутри гондолы 16. В общем случае генератор 24 может быть связан с ротором 18 ветровой турбины 10 с целью получения электрический энергии из вращательной энергии, вырабатываемой ротором 18. К примеру, ротор 18 может включать основной вал 40 ротора, связанный со ступицей 20 и вращающийся вместе с ней. Генератор 24 может быть в этом случае связан с валом 40 ротора таким образом, чтобы вращение ротора 40 приводило в движение генератор 24. К примеру, в проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения, генератор содержит вал 42 генератора, вращательно связанный с валом 40 ротора при помощи трансмиссии 44. Однако нужно понимать, что в других вариантах осуществления настоящего изобретения вал 42 генератора может быть вращательно связан непосредственно с валом 40 ротора. Альтернативно, генератор 24 может быть непосредственно вращательно связан с валом 40 ротора (что часто называют «ветровой турбиной с прямым приводом»).[0032] FIG. 2 shows a simplified internal view of one embodiment of a
[0033] Нужно понимать, что вал 40 ротора в общем случае может поддерживаться в гондоле опорной рамой или опорной плитой 46, установленной наверху башни 12 ветровой турбины. К примеру, вал 40 может поддерживаться опорной плитой 46 при помощи пары опорных подшипников, установленных на опорной плите 46.[0033] It should be understood that the rotor shaft 40 can generally be supported in the nacelle by a support frame or
[0034] Также, как уже отмечалось в настоящем документе, внутри гондолы 16 ветровой турбины 10 может быть размещен контроллер 26 турбины. К примеру, в соответствии с проиллюстрированным вариантом осуществления настоящего изобретения, контроллер 26 турбины может быть размещен в стойке 52 управления, установленной в одной из частей гондолы 16. Однако в других вариантах осуществления настоящего изобретения контроллер 26 турбины может быть размещен в любом другом подходящем месте на ветровой турбине 10 и/или внутри нее, или в любом соответствующем местоположении, удаленном относительно ветровой турбины 10. При этом, в соответствии с предшествующим описанием, контроллер 26 турбины может быть соединен, с возможностью связи, с различными компонентами ветровой турбины 10 и может осуществлять общее управление ветровой турбиной и/или ее компонентами. К примеру, контроллер 26 турбины может быть соединен, с возможностью связи, с механизмом (или механизмами) 38 привода рыскания ветровой турбины 10 с целью управления направлением по углу рыскания и/или изменения направления гондолы 16 по углу рыскания относительно направления 28 (фиг. 1) ветра. Аналогично, контроллер 26 турбины может быть также соединен, с возможностью связи, с каждым из двигателей 32 регулировки угла наклона ветровой турбины (один из которых показан на чертеже) с целью управления углом наклона или изменением угла наклона лопастей 22 ротора относительно направления 28 ветра. К примеру, контроллер 26 турбины может быть сконфигурирован для передачи сигнала или команды управления в каждый из двигателей 32 регулировки угла наклона, в результате чего один или более исполнительных механизмов (не показаны на чертеже) двигателя 32 регулировки угла наклона могут использоваться для поворота лопастей 22 относительно ступицы 20.[0034] Also, as already noted herein, a
[0035] На фиг. 3 показан общий вид примера системы управления 100 двигателем 32 регулировки угла наклона в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения. В соответствии с иллюстрацией, система 100 может иметь в своем составе преобразователь 101 постоянного тока в постоянный. Преобразователь 101 может иметь в своем составе управляющую схему 102. Управляющая схема 102 может содержать машиночитаемые инструкции, которые при исполнении одним или более процессоров обеспечивают реализацию, одним или более процессоров, различных подпрограмм управления, например, реализацию процесса предварительной зарядки конденсаторной батареи 104, связанной с системой 100. В примерах осуществления настоящего изобретения управляющая схема 102 может соответствовать контроллеру 26 турбины или независимому и отдельному устройству (или устройствам) управления.[0035] FIG. 3 is a perspective view illustrating an example of a
[0036] Система 100 может дополнительно содержать входной источник 106 постоянного тока, сконфигурированный для подачи напряжения постоянного тока на двигатель 32 регулировки угла наклона через преобразователь 101. В частности, источник 106 может быть сконфигурирован для подачи напряжения постоянного тока через схему 108 предварительной зарядки и через инверторный мост 110 на двигатель 32 регулировки угла наклона. Как отмечалось выше, схема 108 предварительной зарядки может быть сконфигурирована для ограничения величины тока, втекающего в конденсаторную батарею 104. Конденсаторная батарея 104 может быть сконфигурирована для снижения пульсаций напряжения постоянного тока на двигателе 32 регулировки угла наклона во время его работы. В соответствии с последующим более подробным описанием, схема 108 предварительной зарядки может содержать один или более токоограничивающих элементов или устройств, сконфигурированных для препятствования протеканию тока через схему 108 предварительной зарядки. Схема 108 предварительной зарядки может также содержать одно или более устройств управления, сконфигурированных для управления работой схемы 108 предварительной зарядки. Таким образом, одно или более устройств управления могут быть независимыми и отдельными от управляющей схемы 102 устройствами или могут входить в ее состав или быть иным образом связанными с управляющей схемой 102.[0036] The
[0037] Преобразователь 101 может быть сконфигурирован для направления тока через схему 108 предварительной зарядки в ходе выполнения одной или более процедур предварительной зарядки. Так, преобразователь 101 может дополнительно содержать шунтирующий контактор 112 для отвода тока в обход схемы 108 предварительной зарядки, когда процедура предварительной зарядки завершена. К примеру, управляющая схема 102 может быть сконфигурирована для прекращения процесса предварительной зарядки при помощи подачи команды управления на замыкание шунтирующего контактора 112, когда напряжение на конденсаторной батарее 104 достигает порогового значения напряжения, в результате чего выполняется отвод тока через шунтирующий контактор 112.[0037] The converter 101 may be configured to direct current through the
[0038] На фиг. 4 показана блок-схема одного из вариантов осуществления соответствующих компонентов, которые могут входить в состав управляющей схемы 102 и/или одного или более устройств управления 108 в схеме 108 предварительной зарядки в соответствии с примерами аспектов настоящего изобретения. В соответствии с иллюстрацией, управляющая схема 102 может содержать один или более процессоров 212 и соответствующих запоминающих устройств 214, сконфигурированных для исполнения реализуемых при помощи программного обеспечения функций (например, выполнения описанных в настоящем документе способов, шагов, вычислений и т.п.)[0038] FIG. 4 is a block diagram of one embodiment of respective components that may be part of a
[0039] В настоящем документе под термином «процессор» понимаются не только интегральные схемы, которые в данной области техники подразумеваются как входящие состав компьютеров, но также и контроллеры, микроконтроллеры, микро-ЭВМ, логические программируемые контроллеры (programmable logic controller, PLC), заказные интегральные схемы и другие программируемые схемы. При этом запоминающее устройство (или устройства) 214 в общем случае может включать запоминающий элемент (или элементы), включающие, без ограничения перечисленным, машиночитаемые энергонезависимые носители (например, флэш-память), гибкие диски, память «только для чтения» на компакт-дисках (compact disc-read only memory, CD-ROM), магнитооптические диски (magneto-optical disk, MOD), цифровые универсальные диски (digital versatile disc, DVD) и/или другие подходящие запоминающие элементы.[0039] In this document, the term "processor" is understood not only as integrated circuits, which in the technical field are understood as incoming computers, but also controllers, microcontrollers, micro-computers, programmable logic controllers (PLCs), custom integrated circuits and other programmable circuits. Moreover, the storage device (or devices) 214 in the general case may include a storage element (or elements) including, without limitation to the above, computer-readable non-volatile media (for example, flash memory), floppy disks, read-only memory on a compact discs (compact disc-read only memory, CD-ROM), magneto-optical disks (magneto-optical disk, MOD), digital versatile discs (digital versatile disc, DVD) and / or other suitable storage elements.
[0040] Такое запоминающее устройство (или устройства) 214 может быть в общем случае сконфигурировано для хранения соответствующих машиночитаемых инструкций, которые при исполнении процессором (или процессорами) 212 конфигурируют управляющую схему 102 для выполнения различных функций, включающих, без ограничения перечисленным, непосредственный или опосредованный прием сигналов от одного или более датчиков (например, датчиков тока, датчиков скорости ветра, датчиков частоты вращения турбины), отражающих различные условия на входе, измерение напряжения на конденсаторной батарее, управление процедурой предварительной зарядки конденсаторной батареи и/или различные другие соответствующие функции, реализуемые при помощи программного обеспечения.[0040] Such a storage device (or devices) 214 can generally be configured to store appropriate machine-readable instructions, which when executed by a processor (or processors) 212 configure a
[0041] Дополнительно, управляющая схема 102 может также содержать интерфейс 247 связи для обеспечения связи между управляющей схемой 102 и различными компонентами ветровой турбины 10. Интерфейс может содержать одну или более схем, разъемов, выводов, контактов, проводников или других компонентов для передачи и приема сигналов управления. При этом, также, управляющая схема 102 может содержать интерфейс 244 датчиков (например, один или более аналогово-цифровых преобразователей) для обеспечения преобразования сигналов, переданных с датчиков (например, датчиков 120, 122 и 124), в сигналы, которые могут быть восприняты и обработаны процессорами 212.[0041] Additionally, the
[0042] На фиг. 5 показан общий вид примера системы 200 управления схемой предварительной зарядки для конденсаторной батареи в приводе регулировки угла наклона лопасти в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения. Так, в частности, система 300 может соответствовать, по меньшей мере частично, схеме 108 предварительной зарядки, показанной на фиг. 3. Как отмечалось выше, система 300 может иметь в своем составе токоограничивающее устройство, например, индуктор 302, подключенный к силовому ключу 304. Силовой ключ 304 может управляться сигналом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), подаваемым устройством 306 управления. Устройство 306 управления может иметь в своем составе различные подходящие компоненты, например, один или более компонентов, показанных как относящиеся к управляющей схеме 102 на фиг. 4. Нужно понимать, что силовой ключ 304 может управляться при помощи различных других методов. Система 300 может также иметь в своем составе изолированный источник электропитания 308 постоянного тока и/или преобразователь постоянного тока в постоянный для приема напряжения из входного источника 106 постоянного тока и для формирования изолированного сигнала напряжения (например, IP15) для устройства 306 управления. Изолированный ключ 310 может быть установлен между устройством 306 управления и источником 308 питания. Ключ 310 может представлять собой оптопару, фотореле или любой другой подходящий изолированный ключ. Ключ 310 может быть по выбору переведен в разомкнутое состояние или в замкнутое состояние, и может быть управляем или иным образом приводиться в действие управляющей схемой 102 в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения.[0042] FIG. 5 is a perspective view illustrating an example of a pre-charging
[0043] В частности, управляющая схема 102 может быть сконфигурирована для управления состоянием ключа 310 по меньшей мере частично на основе напряжения 314 на конденсаторной батарее. К примеру, может выполняться контроль напряжения на конденсаторной батарее 104 и/или может выполняться его измерение иным образом, а сигнал, указывающий на напряжение, может подаваться в управляющую схему 102. Когда напряжение 314 на конденсаторной батарее 104 достигает порогового значения напряжения, управляющая схема 102 может быть сконфигурирована для подачи одного или более командных сигналов на ключ 310, которые обеспечивают перевод ключа 310 в разомкнутое состояние, что размыкает цепь между источником 308 питания и устройством 306 управления. Управляющая схема 102 может быть дополнительно сконфигурирована для подачи управляющей команды на шунтирующий контактор 112 (например, в соответствии с иллюстрацией фиг. 3) для обеспечения перевода шунтирующего контактора 112 в замкнутое состояние.[0043] In particular, the
[0044] Управляющая схема 102 может быть также сконфигурирована для определения емкости конденсаторной батареи 104. Таким образом, управляющая схема может также принимать сигнал, отражающий ток зарядки 316, поданный на конденсаторную батарею 104. В примерах осуществления настоящего изобретения сигнал, отражающий ток 316 зарядки, может представлять собой среднее значение тока зарядки, подаваемого на конденсаторную батарею 104. В соответствии с иллюстрацией, ток зарядки, подаваемый на конденсаторную батарею 104, может быть измерен при помощи датчика 318 тока. Датчик 318 тока может иметь в своем составе любое походящее устройство для измерения тока, такое как резистор, трансформатор тока, преобразователь тока, устройство на эффекте Холла или любой другой подходящий датчик тока. Сигнал, отражающий ток зарядки, может быть подан в управляющую схему 102 через дифференциальный усилитель, например, дифференциальный операционный усилитель 320. Таким образом, дифференциальный операционный усилитель 320 может быть сконфигурирован для преобразования дифференциального сигнала напряжения, поданного датчиком 318 тока, в однополярный сигнал 316 и для подачи однополярного сигнала 316 в управляющую схему 102. Управляющая схема 102 затем может определять емкость конденсаторной батареи 104 по меньшей мере на основе среднего значения сигнала 316 тока и/или напряжения 314.[0044] The
[0045] Как отмечалось выше, устройство 306 управления может быть сконфигурировано для ограничения силы тока, втекающего в индуктор 302, во время процесса предварительной зарядки. Таким образом, датчик 322 тока может быть сконфигурирован для контроля, измерения и/или регистрации тока, втекающего в индуктор 302 и для предоставления сигнала, отражающего этот ток, в устройство 306 управления. В альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения сигнал 324 может быть подан через фильтр, например, КС-фильтр, для снижения уровня помех, связанных с сигналом 324. Устройство 306 управления может формировать последовательность импульсов и передавать эту последовательность импульсов на силовой ключ, обеспечивая таким образом его замыкание или размыкание в соответствии с последовательностью импульсов. В примерах осуществления настоящего изобретения устройство 306 может быть сконфигурировано для регулирования скважности последовательности импульсов, по меньшей мере частично на основе сигнала 324 тока. В частности, устройство 306 управления может быть сконфигурировано для перевода сигнала импульса в низкое состояние, когда сигнал 324 тока достигает порогового значения тока, обеспечивая тем самым выключение силового ключа 304, или перевод его в разомкнутое состояние иным образом. В начале непосредственно следующего периода модуляции сигнал импульса может быть переведен в высокое состояние до тех пор, пока сигнал 324 тока снова не достигнет порогового значения тока. Таким образом, для каждого периода модуляции последовательности импульсов, сформированной устройством 306 управления, силовой ключ 304 может быть замнут до тех пор, пока ток, протекающий через силовой ключ 340, не достигает порогового значения тока. В соответствии с приведенным ниже более подробным описанием на примере фиг. 6, в вариантах осуществления настоящего изобретения, где токоограничивающее устройство схемы предварительной зарядки представляет собой индуктивное устройство (например, индуктор 302), когда силовой ключ 304 размыкают, индуктор 302 может отдавать ток, что позволяет сделать ток зарядки, приложенный к конденсаторной батарее 104, приблизительно равным среднему значению тока, протекающего через индуктор 302. В подобных вариантах осуществления настоящего изобретения схема предварительной зарядки может также иметь в своем составе шунтирующий диод 326, включенный между индуктором 302 и землей. Диод 326 может быть использован для пропускания тока зарядки, когда силовой ключ 304 разомкнут.[0045] As noted above, the
[0046] На фиг. 6 показан график для примера сигнала 324 тока в индуктивном токоограничивающем устройстве в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения. В частности, сигнал 324 тока может иметь период 402 накопления энергии и период 404 вывода энергии. Период 402 накопления энергии и период 404 вывода энергии могут возникать, по меньшей мере частично, в течение каждого периода 406 модуляции последовательности импульсов, формируемой, к примеру, устройством 306 управления. Нужно понимать, что период 406 модуляции может иметь любую подходящую длительность. В одной конкретной реализации длительность периода 406 модуляции может быть выбрана, по меньшей мере частично, в зависимости от значения индуктивности индуктора 302.[0046] FIG. 6 is a graph for an example of a
[0047] В соответствии с иллюстрацией, период 402 накопления энергии может иметь место в течение первой части периода 406 модуляции. В частности, период 402 накопления энергии может наступать при отпирании силового ключа 304, после чего обеспечивается протекание тока через индуктор 302. Индуктивные свойства индуктора 302 обеспечивают сопротивление индуктора 302 протеканию тока, что обеспечивает постепенный рост тока через индуктор 302 по мере накопления им энергии. Как отмечалось выше, когда сигнал 324 тока достигает порогового значения тока (например, 1 Ампер), устройство 306 управления может обеспечивать размыкание силового ключа 304, прерывая таким образом ток через индуктор 302. Это приводит к отдаче тока индуктором 302 в соответствии с сигналом 324 тока в течение периода 404 вывода энергии. В соответствии с иллюстрацией, индуктор 302 может отдавать ток до тех пор, пока сигнал 324 не достигнет 0. Затем сигнал 324 может оставаться на значении 0 до начала следующего периода модуляции, когда силовой ключ 304 замыкают и индуктор 302 снова начинает накапливать энергию. Таким образом, ток нагрузки (например, среднее значение тока, приложенного к конденсаторной батарее 104) может быть равным приблизительно половине значения порогового тока.[0047] According to the illustration, an
[0048] Однако нужно понимать, что к концу периода 406 модуляции сигнал 324 тока может и не достигать 0. В таком случае, в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения, силовой ключ 304 может оставаться открытым в начале следующего периода модуляции.[0048] However, it should be understood that by the end of the
[0049] На фиг. 7 показана блок-схема алгоритма способа (500) предварительной зарядки конденсаторной батареи в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения. Способ (500) может быть реализован, по меньшей мере частично, с использованием одного или более устройств управления, например, одного или более из контроллеров, показанных на фиг. 5. При этом, в целях иллюстрации и описания, на фиг. 7 шаги показаны как выполняемые в конкретном порядке. Однако специалисты в данной области техники при использовании настоящего описания должны понимать, что шаги всех способов, рассмотренных в настоящем документе, в пределах объема настоящего изобретения, могут быть модифицированы, расширены, опущены, переупорядочены и/или адаптированы различными путями.[0049] FIG. 7 is a flow chart of a method (500) for precharging a capacitor bank in accordance with embodiments of the present invention. Method (500) can be implemented, at least in part, using one or more control devices, for example, one or more of the controllers shown in FIG. 5. Moreover, for purposes of illustration and description, in FIG. The 7 steps are shown as being performed in a specific order. However, those skilled in the art, when using the present description, should understand that the steps of all the methods discussed herein, within the scope of the present invention, can be modified, expanded, omitted, reordered and / or adapted in various ways.
[0050] На шаге (502) способ (500) может включать запуск процесса предварительной зарядки конденсаторной батареи. Конденсаторная батарея может содержать одно или более емкостных конденсаторных устройств, соединенных последовательно и/или параллельно. Конденсаторная батарея может быть подключена к силовому ключу и токоограничивающему устройству. В частности, силовой ключ и токоограничивающее устройство могут быть включены последовательно между источником электропитания и конденсаторной батареей. Как отмечалось выше, силовой ключ и токоограничивающее устройство могут быть сконфигурированы для ограничения пиковой силы тока, приложенного к конденсаторной батарее.[0050] In step (502), method (500) may include starting the pre-charging process of the capacitor bank. A capacitor bank may comprise one or more capacitive capacitor devices connected in series and / or in parallel. The capacitor bank can be connected to a power switch and a current limiting device. In particular, the power switch and current limiting device can be connected in series between the power source and the capacitor bank. As noted above, the power switch and current limiting device can be configured to limit the peak current applied to the capacitor bank.
[0051] На шаге (504) способ (500) может включать приложение напряжения постоянного тока для использования при предварительной зарядке конденсаторной батареи. Напряжение постоянного тока может быть подано при помощи источника электроэнергии постоянного тока и может иметь любой подходящий уровень напряжения.[0051] In step (504), method (500) may include applying a DC voltage for use in precharging a capacitor bank. The DC voltage can be supplied using a DC power source and can have any suitable voltage level.
[0052] На шаге (506) способ (500) может включать контроль силы тока, втекающего в токоограничивающее устройство. В частности, в тех вариантах осуществления настоящего изобретения, где токоограничивающее устройство является индуктивным устройством, ток через индуктивное устройство может расти со временем, по меньшей мере в начальный период времени. К примеру, ток через индуктор может расти во времени линейно. Контроль тока может выполняться по меньшей мере частично с использованием датчика тока, например, резистора для измерения тока или другого токоизмерительного устройства. В частности, датчик тока может быть подключен последовательно между силовым ключом и токоограничивающим устройством. Токоограничивающее устройство может подавать сигнал, указывающий на ток, который приложен к токоограничивающему устройству, в одно или более устройств управления, например, в одно или более устройств управления, показанных на фиг. 5.[0052] In step (506), method (500) may include monitoring the amount of current flowing into the current limiting device. In particular, in those embodiments of the present invention where the current limiting device is an inductive device, the current through the inductive device can increase with time, at least in the initial period of time. For example, the current through the inductor can grow linearly in time. Current monitoring can be performed at least partially using a current sensor, for example, a resistor for measuring current or another current-measuring device. In particular, a current sensor may be connected in series between a power switch and a current limiting device. The current-limiting device can provide a signal indicative of the current that is applied to the current-limiting device to one or more control devices, for example, to one or more control devices shown in FIG. 5.
[0053] На шаге (508) способ (500) может включать управление, по выбору, работой силового ключа по меньшей мере частично на основе контролируемого тока. В частности, может обеспечиваться размыкание силового ключа, когда сила контролируемого тока достигает порогового значения тока. К примеру, пороговое значение тока может составлять между около 0,7 Ампер и около 1,5 Ампер. В примерах осуществления настоящего изобретения управление силовым ключом может осуществляться при помощи метода ШИМ-модуляции. Так, может регулироваться скважность ШИМ-сигнала, приложенного к силовому ключу, когда контролируемый ток достигает порогового значения тока.[0053] In step (508), method (500) may include controlling, optionally, operating a power switch at least in part based on a monitored current. In particular, the opening of the power switch can be ensured when the strength of the monitored current reaches the threshold current value. For example, the threshold value of the current may be between about 0.7 amperes and about 1.5 amperes. In embodiments of the present invention, the power key can be controlled using the PWM modulation method. So, the duty cycle of the PWM signal applied to the power switch can be adjusted when the monitored current reaches the threshold current value.
[0054] На шаге (510) способ (500) может включать контроль напряжения на конденсаторной батарее. К примеру, напряжение на конденсаторной батарее может расти во времени в течение процесса предварительной зарядки, когда на конденсаторную батарею подан ток. Это напряжение может контролироваться, а сигнал, указывающий на контролируемое напряжение, может подаваться в одно или более устройств управления.[0054] In step (510), method (500) may include monitoring a voltage on a capacitor bank. For example, the voltage on a capacitor bank may increase over time during the pre-charging process when current is applied to the capacitor bank. This voltage can be monitored, and a signal indicative of the monitored voltage can be supplied to one or more control devices.
[0055] На шаге (512) способ (500) может включать прекращение процесса предварительной зарядки конденсаторной батареи, когда напряжение достигает порогового значения напряжения. В примерах осуществления настоящего изобретения пороговое значение напряжения может быть определено как составляющее между около 60% и 95% напряжения постоянного тока, приложенного источником электропитания постоянного тока. Таким образом, когда напряжение на конденсаторной батарее достигает порогового значения напряжения, сигнал управления силовым ключом может быть отключен. В дополнение, или альтернативно, когда напряжение на конденсаторной батарее достигает порогового значения напряжения, может быть замкнут шунтирующий контактор, в результате чего электрический ток может быть отведен от схемы предварительной зарядки (например, силового ключа и токоограничивающего устройства). К примеру, шунтирующий контактор может быть подключен параллельно схеме предварительной зарядки. Таким образом, ток может протекать в конденсаторную батарею через шунтирующий контактор.[0055] In step (512), method (500) may include terminating the precharging process of the capacitor bank when the voltage reaches a voltage threshold value. In embodiments of the present invention, a threshold voltage value can be defined as constituting between about 60% and 95% of the DC voltage applied by the DC power source. Thus, when the voltage on the capacitor bank reaches the threshold voltage value, the power switch control signal can be turned off. In addition, or alternatively, when the voltage across the capacitor bank reaches a threshold voltage value, a bypass contactor may be closed, as a result of which electric current may be diverted from the pre-charging circuit (e.g., power switch and current limiting device). For example, a bypass contactor can be connected in parallel with a pre-charge circuit. Thus, current can flow into the capacitor bank through a shunt contactor.
[0056] Примеры аспектов настоящего изобретения рассмотрены на примере предварительной зарядки конденсаторной батареи, которую применяют в системе ветровой турбины, однако нужно понимать, что это рассмотрение выполнено исключительно для иллюстрации. В частности, специалисты в данной области техники при использовании описания, приведенного в настоящем документе, должны понимать, что в пределах объема настоящего изобретения рассмотренные здесь способы предварительной зарядки могут использоваться и в различных других соответствующих применениях. К примеру, рассмотренные в настоящем документе способы предварительной зарядки могут использоваться в применениях электрических транспортных средств на аккумуляторных батареях, в системах электрических приводных устройств, для велосипедов с двигателями и/или в различных других соответствующих применениях.[0056] Examples of aspects of the present invention are described by pre-charging a capacitor bank that is used in a wind turbine system, however, it should be understood that this consideration is for illustration only. In particular, those skilled in the art, when using the description provided herein, should understand that, within the scope of the present invention, the pre-charging methods discussed herein can be used in various other relevant applications. For example, the pre-charging methods discussed herein can be used in battery-powered electric vehicles, in electric drive systems, for motorized bicycles, and / or in various other relevant applications.
[0057] В данном документе для описания изобретения использованы конкретные примеры, включая лучший вариант его осуществления. Цель приведенных примеров - обеспечить возможность практического применения настоящего изобретения специалистами в данной области техники, что может включать создание и использование любых устройств или систем, или выполнение любых способов согласно изобретению. Объем настоящего изобретения задан формулой изобретения и может включать другие примеры, которые могут быть найдены специалистами в данной области техники. Все такие дополнительные примеры попадают в объем формулы изобретения, если они включают структурные элементы, не отличающиеся от буквального описания в пунктах формулы изобретения, или если они включают эквивалентные структурные элементы с незначительными отличиями от буквального описания в пунктах формулы изобретения.[0057] Specific examples are used herein to describe the invention, including the best embodiment. The purpose of these examples is to provide the possibility of practical application of the present invention by specialists in this field of technology, which may include the creation and use of any devices or systems, or the implementation of any methods according to the invention. The scope of the present invention is defined by the claims and may include other examples that may be found by those skilled in the art. All such additional examples fall within the scope of the claims if they include structural elements that do not differ from the literal description in the claims, or if they include equivalent structural elements with slight differences from the literal description in the claims.
Claims (43)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016147318A RU2721013C2 (en) | 2016-12-02 | 2016-12-02 | Preliminary charging of capacitor bank |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016147318A RU2721013C2 (en) | 2016-12-02 | 2016-12-02 | Preliminary charging of capacitor bank |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016147318A RU2016147318A (en) | 2018-06-05 |
RU2016147318A3 RU2016147318A3 (en) | 2020-03-26 |
RU2721013C2 true RU2721013C2 (en) | 2020-05-15 |
Family
ID=62557347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016147318A RU2721013C2 (en) | 2016-12-02 | 2016-12-02 | Preliminary charging of capacitor bank |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2721013C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070194759A1 (en) * | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Power Systems Co., Ltd. | Charging apparatus for capacitor storage type power source and discharging apparatus for capacitor storage type power source |
US20090009145A1 (en) * | 2005-06-02 | 2009-01-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Charging apparatus |
US20120130645A1 (en) * | 2010-06-30 | 2012-05-24 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for measuring body impedance based on baseband signal detection |
US20140139194A1 (en) * | 2012-11-12 | 2014-05-22 | Saft | System for pre-charging a capacitor by a battery |
RU2563883C2 (en) * | 2010-11-23 | 2015-09-27 | Воббен Пропертиз Гмбх | Adjusting device for adjustment of angle of mounting rotor blade of wind power plant |
-
2016
- 2016-12-02 RU RU2016147318A patent/RU2721013C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090009145A1 (en) * | 2005-06-02 | 2009-01-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Charging apparatus |
US20070194759A1 (en) * | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Power Systems Co., Ltd. | Charging apparatus for capacitor storage type power source and discharging apparatus for capacitor storage type power source |
US20120130645A1 (en) * | 2010-06-30 | 2012-05-24 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for measuring body impedance based on baseband signal detection |
RU2563883C2 (en) * | 2010-11-23 | 2015-09-27 | Воббен Пропертиз Гмбх | Adjusting device for adjustment of angle of mounting rotor blade of wind power plant |
US20140139194A1 (en) * | 2012-11-12 | 2014-05-22 | Saft | System for pre-charging a capacitor by a battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016147318A (en) | 2018-06-05 |
RU2016147318A3 (en) | 2020-03-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10491008B2 (en) | Pre-charging a capacitor bank | |
US7336000B2 (en) | Electrical power regulation for a turbogenerator and generator associated with an internal combustion engine | |
Sarkar et al. | A generalized approach to design the electrical power system of a solar electric vehicle | |
EP3579400B1 (en) | System and method for minimizing inrush of current during start-up of an electrical power system | |
CN107947672A (en) | A kind of wide speed range switched reluctance motor system efficiency optimization control method | |
EP3457556A1 (en) | Methods for operating electrical power systems | |
CN102969970A (en) | Motor efficiency tracking driving system and driving method | |
US20130270829A1 (en) | Power generator and power generating system | |
RU2721013C2 (en) | Preliminary charging of capacitor bank | |
US10615727B2 (en) | Dynamic brake circuit assembly for a wind turbine | |
US9347434B2 (en) | Wind turbine and a method of operating thereof | |
EP2923441B1 (en) | Methods and systems for reducing the impact of a generator short circuit in a wind turbine | |
US10790770B2 (en) | Methods for operating electrical power systems | |
Gitano-Briggs | Small wind turbine power controllers | |
CN108322113A (en) | A kind of switched reluctance motor system method for controlling power balance | |
KR101183065B1 (en) | Field-Weakening Control Method and Apparatus for Controlling Torque of 3-Phase Motor | |
CN107218176B (en) | Wind power pitch adjustment system | |
CN109555646A (en) | For the method for grid adaptability transformation wind field | |
CN104393801A (en) | Brush-less direct current motor speed regulating device and speed regulating method | |
JP2019106801A (en) | Hydraulic power generation system and control method | |
CN1626375A (en) | Control method and controller for digital intelligent electric vehicle | |
CN114172188A (en) | System and method for controlling driveline damping during multiple low voltage ride-through events | |
CN108063571B (en) | Current phase control type voltage regulator | |
JP2018135800A (en) | Electric brake device of wind power generator | |
CN112769157A (en) | Asynchronous generator soft grid-connected system and method |