Sistem za proizvodnjo električne energije - osnovni sistem za pretvorbo zmogljivosti vetrnih turbin

Za pretvorbo mehanske energije v izmenični tok za izpolnjevanje standarda omrežja morajo biti vetrne turbine opremljene s sistemom za pretvorbo energije, prek katerega se mehanska energija v vetrni turbini s spreminjajočo se hitrostjo pretvori v stabilen izmenični tok v skladu z napetostjo omrežja in frekvenčnih parametrov, ta sistem za pretvorbo energije imenujemo sistem za proizvodnjo električne energije.

Obstajajo različne vrste sistemov za proizvodnjo električne energije za sodobne velike vetrne turbine. Različna podjetja za vetrne turbine so izbrala različne tehnične poti ter razvila in proizvedla vetrne turbine z različnimi vrstami sistemov za proizvodnjo električne energije, tako da smo videli vetrne turbine z različnimi oblikami in notranjostjo.

Glede na vrsto pogonske verige lahko tipe vetrnih turbin razdelimo v tri kategorije: visokohitrostni pogon, srednjehitrostni pogon in neposredni pogon, pri čemer visokohitrostni pogonski sistemi za proizvodnjo električne energije večinoma vključujejo dvojno napajane asinhrone sisteme za proizvodnjo električne energije in asinhronsko moč z veveričjo kletko. generatorski sistemi, modeli, ki jih imenujemo asinhroni generatorji z dvojnim napajanjem in asinhronski generatorji s kletko; pogon s srednjo hitrostjo imenujemo tudi poldirektni pogon, sistemi za proizvodnjo električne energije za sisteme za proizvodnjo električne energije s trajnimi magneti, modeli, ki jih imenujemo modeli s poldirektnim pogonom. Generacijski sistem nizke hitrosti je sistem za generiranje trajnega magneta.

Čeprav obstaja veliko vrst sistemov za proizvodnjo električne energije, je njihova osnovna konfiguracija podobna. Glavni sestavni deli sistemov za proizvodnjo električne energije so generatorji in pretvorniki. Na podlagi razlik v strukturi pogonske verige ter razlik v generatorjih in pretvornikih so se razvili številni sistemi za proizvodnjo električne energije, ki so bili uspešno uporabljeni v vetrnih turbinah.

Ena od ključnih komponent sistema za proizvodnjo električne energije vetrne turbine je generator, ki pretvarja mehansko energijo v izmenični tok skozi generator. Glavne vrste generatorjev so sinhronski generatorji s trajnimi magneti, asinhroni indukcijski generatorji z dvojnim napajanjem in generatorji s kletko; različne vrste generatorjev so primerne za različne vrste struktur pogonskih verig. Zaradi nestabilne narave vetra sta frekvenca in napetost izmeničnega toka iz generatorja nestabilni, zato je treba sistem za proizvodnjo električne energije opremiti tudi z drugo osnovno komponento.

Ta druga ključna komponenta je pretvornik. Vetrne turbine pretvorijo frekvenčno in napetostno nestabilno električno energijo iz generatorja v frekvenčno in napetostno stabilno električno energijo, ki ustreza omrežnim standardom prek pretvornika, ki je na voljo predvsem kot pretvornik polne moči in pretvornik z dvojnim napajanjem. Različne vrste generatorjev je treba konfigurirati z različnimi pretvorniki, da se doseže stabilna kakovost proizvodnje električne energije, nadzor proizvodnje električne energije, nadzor navora in druge funkcije.

Kakšna je torej glavna konfiguracija modela vetrne elektrarne za sisteme za proizvodnjo električne energije? Sledi uvod v vsakega od njih, ki vam daje makro pogled na vrste sistemov za proizvodnjo električne energije, njihove glavne konfiguracije in scenarije uporabe.

Asinhroni sistemi za proizvodnjo električne energije z dvojnim napajanjem

Asinhroni generatorji z dvojnim napajanjem in pretvorniki z dvojnim napajanjem

Vrsta pogonske verige asinhrone vetrne turbine z dvojnim napajanjem je pogon visoke hitrosti, njen sistem za proizvodnjo električne energije pa je asinhronski sistem za proizvodnjo električne energije z dvojnim napajanjem, ki je sestavljen iz asinhronskega generatorja z dvojnim napajanjem in pretvornika z dvojnim napajanjem.

Tekač enote z dvojnim napajanjem je povezan z rotorjem asinhronega generatorja z dvojnim napajanjem prek menjalnika za povečanje števila vrtljajev. Frekvenco, napetost, amplitudo in fazo vzbujanja navitja rotorja samodejno prilagodi pretvornik glede na delovne zahteve, tako da lahko enota proizvaja električno energijo pri različnih hitrostih s konstantno frekvenco, kar ima prednosti širokega razpona hitrosti regulacija, neodvisna nastavitev delovne in jalove moči, majhna zmogljivost vzbujalnega pretvornika rotorja (približno 1/3 nazivne zmogljivosti generatorja), visoka hitrost, majhen navor, majhna velikost in teža, veliko razmerje povečanja hitrosti menjalnika, generator z drsnimi obročki in ščetkami do določene mere vpliva na zanesljivost. Trenutno so vetrne turbine z dvojnim napajanjem najbolj razširjene.

Asinhroni sistemi za proizvodnjo električne energije s kletko

Asinhroni generatorji z veveričjo kletko in pretvorniki polne moči

V primerjavi z asinhronimi vetrnimi turbinami z dvojnim napajanjem je glavna razlika med sistemi za proizvodnjo električne energije asinhronih vetrnih turbin z veverico v tem, da je rotor generatorja zaprta kletkasta struktura, ki ne potrebuje struktur, kot so ščetke in drsni obroči, in navitja statorja generatorja so povezani v omrežje preko pretvornika polne moči. Asinhronski generator z veverico nima namenske strukture vzbujanja in se napaja z vzbujanjem prek pretvornika na strani statorja, da se doseže spremenljiva hitrost in konstantna regulacija frekvence. Prednosti kletnih asinhronih vetrnih elektrarn so visoka zanesljivost in širok razpon regulacije hitrosti. Asinhroni generatorji z veveričjo kletko zahtevajo pretvornik s polno močjo in vso energijo je treba pretvoriti skozi pretvornik, zato so stroški pretvornika višji od pretvornika z dvojnim napajanjem, čeprav so nekateri proizvajalci sprejeli asinhrone sisteme za proizvodnjo električne energije z veveričjo kletko v modelih na morju zaradi njihova visoka zanesljivost.

Sinhroni sistemi za proizvodnjo električne energije s trajnim magnetom z direktnim pogonom

Generator z neposrednim pogonom in pretvornik polne moči

Generatorski sistem je sinhroni sistem za proizvodnjo električne energije s trajnim magnetom, ki je razdeljen na generator s trajnim magnetom z neposrednim pogonom, generator s trajnim magnetom s pol neposrednim pogonom in generator s trajnim magnetom visoke hitrosti glede na različne pogonske verige in industrijo vetrne energije v glavnem uporablja generator s trajnim magnetom z neposrednim pogonom in generator s trajnim magnetom s pol neposrednim pogonom

Tekač PMG je neposredno povezan z generatorjem, kar odpravlja potrebo po ojačevalnem menjalniku, rotor pa vzbuja trajni magnet, kar odpravlja potrebo po zunanjem napajalniku za vzbujanje in zmanjšuje izgube pri vzbujanju. Generator enote neposrednega pogona PMG je povezan z omrežjem prek pretvornika polne moči, ki ima prednosti visoke učinkovitosti, nizkega hrupa in nizkonapetostne zmogljivosti pretoka; sinhronski generator PMG ima veliko število parov polov in je večji po velikosti in teži.

Vsak od teh sistemov ima svoje prednosti in slabosti, različna podjetja vetrnih turbin pa izberejo vrsto sistema na podlagi svoje izbire tehnologije in stroškov ter svoje presoje trga in razvijejo vetrne turbine, ki ustrezajo vrsti sistema. .