Производство на електроенергия от вятърна енергия с помощта на двойно захранващ индукционен генератор

Производство на електроенергия от вятърна енергия с помощта на двойно захранващ индукционен генератор

Двойно захранваният индукционен генератор, както подсказва името му, е трифазен индукционен генератор, където и роторните, и статорните намотки се захранват с 3-фазен променлив сигнал. Състои се от многофазни намотки, поставени както върху роторните, така и върху статорните тела. Състои се също от многофазен плъзгащ се пръстен за пренос на мощност към ротора. Обикновено се използва за генериране на електричество във вятърни генератори.



Преди да преминем към по-нататъшни подробности за двоен Fed индукционен генератор, използван в генераторите на вятърни турбини, нека имаме кратка представа за генерирането на енергия с помощта на вятърна енергия.


Както вече сме запознати, вятърната енергия напоследък е един от най-често използваните възобновяеми енергийни източници. Големите турбини са направени да се въртят според духането на вятъра и съответно се генерира електричество. Обикновено генераторите на вятърните турбини работят в диапазон на скоростта на вятъра между скоростта на намаляване (минималната скорост на вятъра, необходима за свързване на генератора към електрическата мрежа) и скоростта на изключване (максималната скорост на вятъра, необходима за изключване на генератора от електропреносната мрежа ).





4 вида генератори на вятърни турбини:
  • Тип 1: Състои се от индукционен генератор на катерица, свързан директно към електрическата мрежа. Използва се за малък диапазон на скоростта на вятъра.
  • Тип 2: Състои се от преобразувател AC-DC-AC в допълнение към индукционния генератор, преди да бъде свързан към електрическата мрежа.
  • Тип 3: Състои се от индукционен генератор на навит ротор, свързан директно към мрежата, където скоростта на роторите се регулира с помощта на реостат.
  • Тип 4: Състои се от индукционен генератор с двойно захранване, свързан директно към мрежата, където скоростта на ротора се регулира с помощта на преобразуватели назад.

Основно въведение в производството на електроенергия от вятърната енергия с помощта на Double Fed Induction Generator.

DFIG се състои от трифазен навит ротор и трифазен навит статор. Роторът се захранва с 3-фазен променлив сигнал, който индуцира променлив ток в намотките на ротора. Докато се въртят вятърните турбини, те упражняват механична сила върху ротора, което го кара да се върти. Тъй като роторът върти магнитното поле, произведено поради променливия ток, също се върти със скорост, пропорционална на честотата на променливия сигнал, приложен към намотките на ротора. В резултат на това непрекъснато въртящ се магнитен поток преминава през намотките на статора, които причиняват индукция на променлив ток в намотката на статора. По този начин скоростта на въртене на магнитното поле на статора зависи от скоростта на ротора, както и от честотата на променлив ток, подаван към намотките на ротора.

Основното изискване за производството на електроенергия с помощта на вятърна енергия е да се произвежда променлив сигнал с постоянна честота, независимо от скоростта на вятъра. С други думи, честотата на променливия сигнал, генериран през статора, трябва да бъде постоянна, независимо от вариациите в скоростта на ротора. За да се постигне това, трябва да се регулира честотата на променлив сигнал, подаван към намотките на ротора.



Система за производство на вятърна енергия, използваща двойно захранван индукционен генератор

Система за производство на вятърна енергия, използваща двойно захранван индукционен генератор

Честотата на роторния променлив сигнал се увеличава с намаляването на скоростта на ротора и е с положителна полярност и обратно. По този начин честотата на роторния сигнал трябва да се регулира така, че честотата на статорния сигнал да е равна на честотата на мрежовата линия. Това се прави чрез регулиране на фазовата последователност на намотките на ротора така, че магнитното поле на ротора да е в същата посока като ротора на генератора (в случай на намаляване на скоростта на ротора) или в обратна посока като ротора на генератора (в случай на увеличаване на скоростта на ротора) ).


Цялата система се състои от два преобразувателя отзад към гръб - машинен преобразувател и мрежов преобразувател, свързани в контура за обратна връзка на системата. Страничният преобразувател на машината се използва за управление на активната и реактивната мощност чрез управление на d-q компонентите на ротора, а също и на въртящия момент и скоростта на машината. Преобразувателят от страната на мрежата се използва за поддържане на постоянно напрежение на постояннотоковото звено и осигурява работа на коефициента на мощност с единство, като реактивната мощност, изтеглена от мрежата на полезността, е нула. Кондензатор е свързан между двата преобразувателя така, че да действа като единица за съхранение на енергия. Това разположение отзад до назад осигурява изход с фиксирано напрежение с постоянна честота, независимо от променливата честота, изход с променливо напрежение на генератора. Други приложения на индукционните генератори са системи за съхранение на енергия с колела, помпени електроцентрали, преобразуватели на енергия, захранващи железопътна електрическа мрежа от обществена мрежа, където честотата е фиксирана.

Малко познания за цялата система за производство на вятърна енергия

Цялата система се състои от следните компоненти:

Принципът на работа на двойно подаван индукционен генератор

Принципът на работа на двойно подаван индукционен генератор

  • Вятърна турбина: Вятърната турбина обикновено е вентилатор, състоящ се от 3 лопатки, които се въртят, когато вятърът я удари. Оста на въртене трябва да бъде подравнена с посоката на вятъра.
  • Скоростна кутия: Това е високо прецизна механична система, която използва механичен метод за преобразуване на енергия от едно устройство в друго.
  • Индукционен генератор с двойно захранване: Това е електрически генератор, използван за преобразуване на механичната енергия в електрическа енергия, която е под формата на променлива честота.
  • Преобразувател от страна на мрежата: Това е верига на AC-DC преобразувател, която се използва за осигуряване на регулирано DC напрежение към инвертора. Използва се за поддържане на постоянно напрежение на постояннотоковата връзка.
  • Роторен преобразувател: Това е DC-AC инвертор, който се използва за осигуряване на контролирано променливо напрежение към ротора.

5 причини, поради които генерацията на вятърна енергия с помощта на асинхронен двигател с двойно захранване е за предпочитане

  • Постоянен честотен изходен сигнал към мрежата, независимо от променливата скорост на ротора.
  • Ниска мощност, необходима за силовите електронни устройства и следователно ниска цена на системата за управление.
  • Коефициентът на мощност се контролира, т.е. поддържа се на единица.
  • Производство на електрическа енергия при ниска скорост на вятъра.
  • Електронният преобразувател с мощност трябва да се справи с частта от общото натоварване, т.е. 20-30%, а също така цената на този преобразувател е ниска, отколкото при другите видове генератори.

Нещо за мислене!

Всичко, което дадох, е основно въведение за производството на вятърна енергия с помощта на двойно захранван индукционен генератор. След това дайте своите виждания за различните техники за управление за управление на променливия сигнал, подаван към ротора.

Кредити за изображения: Система за производство на вятърна енергия, използваща двойно захранван индукционен генератор от Labvolt