PL228467B1 - Układ przekształtnikowo-elektromaszynowy do wytwarzania energii - Google Patents

Description

(21) Numer zgłoszenia: 414993 (®1) Int.CI.

H02P 9/00 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 27.11.2015 (54) Układ przekształtnikowo-elektromaszynowy do wytwarzania energii (43) Zgłoszenie ogłoszono:

05.06.2017 BUP 12/17 (73) Uprawniony z patentu:

POLITECHNIKA WARSZAWSKA, Warszawa, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

30.03.2018 WUP 03/18 (72) Twórca(y) wynalazku:

GRZEGORZ IWAŃSKI, Warszawa, PL PAWEŁ MACIEJEWSKI, Warszawa, PL rco 'st co

CM

CM

Q_

PL 228 467 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ przekształtnikowo-elektromaszynowy do wytwarzania energii, wykorzystujący prądnice indukcyjną wielofazową z dostępnymi zaciskami wirnika, stosowany zwłaszcza do sześciofazowej o różnych wartościach przekładni napięciowej uzwojeń stojana.

Znany jest układ przekształtnikowo-elektromaszynowy składający się z maszyny roboczej i prądnicy trójfazowej indukcyjnej z dostępnymi zaciskami wirnika, w którym uzwojenie stojana podłączone jest do sieci napięcia przemiennego. Wirnik prądnicy zasilany jest poprzez układ przekształtnikowy z transformatorem dopasowującym, który podłączony jest do sieci napięcia przemiennego.

Układ ten wymaga transformatora dopasowującego podłączonego od strony uzwojeń wirnika.

Znany jest układ przekształtnikowo-elektromaszynowy składający się z maszyny roboczej i prądnicy sześciofazowej indukcyjnej z dostępnymi zaciskami wirnika, w którym uzwojenie stojana, z niezależnymi sekcjami uzwojeń, o identycznych przekładniach napięciowych, jest podłączone do prostownik a diodowego. Wytworzone przez prostownik diodowy napięcie stałe wykorzystywane jest do zasilania przekształtnika energoelektronicznego podłączonego do uzwojeń wirnika.

Układ ten nie pozwala na wytwarzanie napięcia przemiennego.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie potrzeby stosowania transformatora dopasowującego od strony wirnika.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że przekształtnik energoelektroniczny służący do zasilania wirnika jest podłączony do jednej z sekcji uzwojeń stojana o przekładni dopasowanej do obwodu wirnika, a druga z sekcji uzwojeń stojana połączona jest do sieci napięcia przemiennego.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na eliminację transformatora dopasowującego.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematy blokowy układu z wykorzystaniem maszyny indukcyjnej sześciofazowej z dostępnymi zaciskami wirnika, fig. 2 przedstawia schemat ideowy prądnicy, a fig. 3 - schemat ideowy przekształtnika energoelektronicznego.

W maszynie indukcyjnej sześciofazowej przedstawionej na fig. 1 uzwojenia stojana US podzielone są na dwie trójfazowe sekcje 4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c, przesunięte między sobą o kąt a. Układ przekształtnikowo-elektromaszynowy zawiera maszynę roboczą MR, której wał WA połączony jest z wirnikiem W prądnicy sześciofazowej P z niezależnymi dwoma trójfazowymi sekcjami 4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c uzwojeń stojana US. Sekcje te mają różne przekładnie napięciowe, odpowiednio ni i n2, przy czym jedna z sekcji ma przekładnię dopasowaną do napięcia wirnika. Uzwojenia wirnika UW prądnicy P są połączone poprzez zaciski ZW z przekształtnikiem energoelektronicznym PE. Jedna z sekcji Zs2 uzwojenia stojana US poprzez zaciski ZS połączona jest do sieci prądu przemiennego AC.

Prądnica przedstawiona na fig. 2 posiada wirnik 2 z uzwojeniem trójfazowym ia, ib, ic i stojan 3 z uzwojeniem wielofazowym o dwóch trójfazowych sekcjach uzwojeń 4a, 4b, 4c - 5a, 5b, 5c.

Końce uzwojeń, zarówno wirnika 2, jak i stojana 3 są dostępne i doprowadzone są odpowiednio do zacisków trzech faz wirnika Zwi, Zw2, Zw3 i do zacisków pierwszej sekcji stojana Zsi, Zs3, Zs5 oraz drugiej sekcji stojana Zs2, Zs4, Zs6.

Na uzwojenie wirnika 2 składają się trzy fazy ia, ib, ic połączone w gwiazdę. Na uzwojenie stojana 3 składa się sześć faz 4a, 4b, 4c - 5a, 5b, 5c, przy czym fazy ia, ib, ic są połączone w gwiazdę, a fazy 4a, 4b, 4c połączone w gwiazdę, przesunięte między sekcją uzwojeń 5a, 5b, 5c i posiadające różne przekładnie napięciowe. Przekładnia jednej z sekcji stojana jest równa przekładni wirnika ia, ib, ic.

Uzwojenie wirnika UW maszyny zasilane jest z przekształtnika energoelektronicznego PE sterowanego przedstawionego na fig. 3 podłączonego do jednej z sekcji uzwojeń stojana US. Przekształtnik ten, trójfazowy, mostkowy, składa się z par szeregowo połączonych łączników tranzystorowych IGBT tworzących gałęzie. Poprzez zastosowanie odpowiedniej modulacji napięć uzwojeń wirnika UW powstaje wirujące pole magnetyczne. Uzwojenia wirnika UW, do których za pośrednictwem szczotek doprowadzony jest prąd przemienny, wzbudzają pole magnetyczne. Obracanie się uzwojeń wirnika UW powoduje zmianę prędkości wirowania wytworzonego pola magnetycznego, a jego różnica względem uzwojeń stojana US - indukowanie się napięcia w jego przewodach. Uzwojenie stojana US podłączone jest do sieci napięcia przemiennego AC, do której oddawana jest generowana energia.

PL 228 467 B1

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Układ przekształtnikowo-elektromaszynowy wytwarzania energii elektrycznej, w którym maszyna robocza połączoną poprzez wał z prądnicą wielofazową indukcyjną z dostępnymi zaciskami wirnika, która posiada dwie niezależne trójfazowe sekcje uzwojeń stojana, zaś uzwojenie wirnika połączone jest do przekształtnika energoelektronicznego, znamienny tym, że jedna z sekcji uzwojeń stojana (US), o przekładni dopasowanej do obwodu wirnika, jest podłączona do uzwojeń wirnika (UW) poprzez przekształtnik energoelektroniczny (PE), a druga z nich do sieci napięcia przemiennego (AC).