Sistem za proizvodnju energije - Osnovni sistem za konverziju kapaciteta vjetroturbina

Da bi se mehanička energija pretvorila u naizmjeničnu struju kako bi zadovoljile mrežni standard, vjetroturbine moraju biti opremljene sistemom za konverziju energije, kroz koji se mehanička energija sadržana u vjetroturbini sa promjenjivom brzinom pretvara u stabilnu naizmjeničnu struju u skladu sa naponom mreže i frekvencijskih parametara, ovaj sistem konverzije energije nazivamo sistemom za proizvodnju energije.

Postoje različite vrste sistema za proizvodnju električne energije za moderne velike vjetroturbine. Različite kompanije koje se bave vetroturbinama birale su različite tehničke pravce, a razvijale su i proizvodile vetroturbine sa različitim vrstama sistema za proizvodnju električne energije, tako da smo videli vetroturbine različitih oblika i enterijera.

Prema tipu pogonskog lanca, tipovi vjetroturbina se mogu podijeliti u tri kategorije: pogon velike brzine, pogon srednje brzine i direktni pogon, gdje sistemi za proizvodnju energije s pogonom velike brzine uglavnom uključuju asinhrone sisteme za proizvodnju energije s dvostrukim napajanjem i asinhroni pogon s vjeveričastim kavezom. proizvodni sistemi, modeli koje nazivamo asinhroni generatorski setovi sa dvostrukim napajanjem i asinhroni generatorski setovi sa vjeveričastim kavezom; pogon srednje brzine nazivamo i poludirektnim pogonom, sistemi za proizvodnju energije za sisteme za proizvodnju energije sa trajnim magnetima, modeli koje nazivamo poludirektnim pogonom. Sistem za generisanje pogona male brzine je sistem za generisanje permanentnih magneta.

Iako postoji mnogo tipova sistema za proizvodnju električne energije, njihova osnovna konfiguracija je slična. Osnovne komponente sistema za proizvodnju električne energije su generatori i pretvarači. Na osnovu razlika u strukturi pogonskog lanca i razlika u generatorima i pretvaračima, razvili su se različiti sistemi za proizvodnju električne energije koji su uspješno primijenjeni na vjetroturbine.

Jedna od ključnih komponenti sistema za proizvodnju energije vjetroturbina je generator, koji pretvara mehaničku energiju u naizmjeničnu struju kroz generator. Glavni tipovi generatora su sinhroni generatori s permanentnim magnetima, asinhroni indukcioni generatori sa dvostrukim napajanjem i kavezni generatori; različiti tipovi generatora su pogodni za različite vrste struktura pogonskih lanaca. Zbog nestabilne prirode vjetra, frekvencija i napon naizmjenične struje iz generatora je nestabilan, pa je i sistem za proizvodnju električne energije potrebno opremiti još jednom osnovnom komponentom.

Ova druga osnovna komponenta je pretvarač. Vjetroturbine pretvaraju frekvencijsko i naponsko nestabilnu električnu energiju iz generatora u električnu energiju stabilnu frekvencijom i naponom koja zadovoljava mrežne standarde preko pretvarača, koji je uglavnom dostupan kao pretvarač pune snage i pretvarač sa dvostrukim napajanjem. Različiti tipovi generatora moraju se konfigurirati s različitim pretvaračima kako bi se postigao stabilan kvalitet proizvodnje energije, kontrola proizvodnje energije, kontrola momenta i druge funkcije.

Dakle, koja je glavna konfiguracija modela vjetroelektrane za sisteme za proizvodnju energije? Slijedi uvod u svaki od njih, dajući vam makro prikaz tipova sistema za proizvodnju energije, njihovih glavnih konfiguracija i scenarija primjene.

Dvostruko napajani asinhroni sistemi za proizvodnju električne energije

Dvostruko napajani asinhroni generatori plus dvostruko napajani pretvarači

Tip pogonskog lanca dvonapojne asinhrone vjetroturbine je pogon velike brzine, a njen sistem za proizvodnju električne energije je dvonapojni asinhroni sistem za proizvodnju električne energije, koji se sastoji od dvonapojnog asinhronog generatora i dvostruko napajanog pretvarača.

Radno kolo jedinice sa dvostrukim napajanjem je povezano sa rotorom asinhronog generatora sa dvostrukim napajanjem preko menjača koji povećava brzinu. Frekvenciju, napon, amplituda i faza pobude namota rotora pretvarač automatski podešava prema radnim zahtjevima, tako da jedinica može proizvoditi električnu energiju pri različitim brzinama sa konstantnom frekvencijom, što ima prednosti širokog raspona brzina. regulacija, nezavisno podešavanje aktivne i jalove snage, mali kapacitet pobudnog pretvarača rotora (oko 1/3 nazivnog kapaciteta generatora), velika brzina, mali obrtni moment, mala veličina i težina, veliki omjer povećanja brzine mjenjača, generator sa kliznim prstenovima i četkama u određenoj mjeri utiču na pouzdanost. Trenutno su vjetroturbine s dvostrukim napajanjem najčešće zastupljene.

Asinhroni sistemi za proizvodnju električne energije sa vjevericama

Asinhroni generatori sa veveričnim kavezom plus pretvarači pune snage

U poređenju sa asinhronim vetroturbinama sa dvostrukim napajanjem, glavna razlika između sistema za proizvodnju električne energije asinhronih vetroturbina sa kaveznim kavezom je ta što je rotor generatora zatvorena kavezna struktura, koja ne zahteva strukture kao što su četke i klizne prstenove, i namotaje statora generatora. umreženi su preko pretvarača pune snage. Asinhroni generator sa vjevericama nema posebnu strukturu pobude i snabdjeven je pobudom preko pretvarača na strani statora kako bi se postigla varijabilna brzina i kontrola konstantne frekvencije. Asinhroni sistemi za energiju vjetra s kavezom imaju prednosti visoke pouzdanosti i širokog raspona regulacije brzine. Asinhroni generatori s vjeveričastim kavezom zahtijevaju pretvarač pune snage i svu energiju treba pretvoriti kroz pretvarač, tako da je cijena pretvarača veća od konvertera s dvostrukim napajanjem, iako su neki proizvođači usvojili asinhrone sisteme za proizvodnju električne energije s vjeveričicom u modelima na moru zbog njihova visoka pouzdanost.

Sinhroni sistemi za proizvodnju energije s direktnim pogonom s permanentnim magnetom

Generator s direktnim pogonom plus pretvarač pune snage

Generatorski sistem je sinhroni sistem za proizvodnju energije s permanentnim magnetom, koji je podijeljen na generator permanentnih magneta s direktnim pogonom, generator permanentnih magneta s poludirektnim pogonom i generator s trajnim magnetom velike brzine prema različitim pogonskim lancima i industriju energije vjetra uglavnom koristi generator permanentnih magneta s direktnim pogonom i generator permanentnih magneta s poludirektnim pogonom

Radno kolo PMG-a je direktno povezano sa generatorom, eliminišući potrebu za mjenjačem za povišenje tlaka, a rotor se pobuđuje pomoću permanentnog magneta, eliminirajući potrebu za vanjskim napajanjem pobude i smanjujući gubitke pobude. Generator PMG jedinice sa direktnim pogonom je povezan na mrežu preko pretvarača pune snage, koji ima prednosti visoke efikasnosti, niske buke i niskonaponske mogućnosti prolaska kroz mrežu; PMG sinhroni generator ima veliki broj parova polova i veće je veličine i težine.

Svaki od ovih sistema ima svoje prednosti i nedostatke, a različite kompanije koje se bave vetroturbinama biraju tip sistema na osnovu svog izbora tehnologije i cene, kao i procene tržišta, i razvijaju vetroturbine koje odgovaraju tipu sistema. .