Δομή Απόδοση Βεβαιότητα και Σχεδιασμός Βελτιστοποίησης των Μετατροπέων Ανεμογεννήτριας Ενέργειας

1 Βασική Δομή, Λειτουργικά Χαρακτηριστικά και Ειδικές Απαιτήσεις Μετατροπέων για Παραγωγή Αιολικής Ενέργειας
1.1 Βασική Δομή Μετατροπέων
(1) Δομή Κέρνα

Οι μετατρόποι για παραγωγή αιολικής ενέργειας χρησιμοποιούν υλικά κέρνα με υψηλή μαγνητική διαφορετικότητα για τη μείωση των απωλειών ενέργειας. Στην εφαρμογή, το κέρνα συνήθως απαιτεί ειδική μεταχείριση για να προσαρμοστεί στον αυστηρό περιβάλλοντα της μακροχρόνιας υψηλής υγρασίας και υψηλής αλατότητας. Ειδικά σε αιολικά πάρκα σε θάλασσα, η αντοχή στην οξείδωση του κέρνα είναι ειδικά σημαντική.

(2) Σύστημα Έντυπων

Το έντυπο είναι ένα σημαντικό συστατικό στοιχείο στους μετατρόπους για παραγωγή αιολικής ενέργειας και συνήθως είναι έντυπο με σύρματα χαλκού ή αλουμινίου. Η σχεδίαση του έντυπου στους μετατρόπους για παραγωγή αιολικής ενέργειας πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις συχνές αλλαγές στην τάση και την τροχοποίηση που προκαλούνται από τις κυμαίνονται ταχύτητες του ανέμου, εξασφαλίζοντας ότι το έντυπο μπορεί να λειτουργεί σταθερά για μεγάλο χρονικό διάστημα υπό υψηλές φορτία.

(3) Σύστημα Ψύξης και Διάθεσης Θερμότητας

Οι μετατρόποι για παραγωγή αιολικής ενέργειας χρειάζονται ένα αποτελεσματικό σύστημα ψύξης για να εξασφαλίσουν ότι δεν θα βλαφθούν λόγω υπερθέρμανσης κατά τη λειτουργία υπό υψηλά φορτία. Συνηθισμένες μεθόδοι ψύξης περιλαμβάνουν τον τύπο με βυθισμένο σε λάδι και τον φυσικό αεριοδιαθετικό τύπο. Οι μετατρόποι με βυθισμένο σε λάδι αποθέτουν θερμότητα μέσω της κυκλοφορίας του λαδιού και είναι κατάλληλοι για μεγάλη εξουσία αιολικά πάρκα, ενώ οι αεριοδιαθετικοί μετατρόποι είναι πιο κατάλληλοι για σενάρια με μικρότερη εξουσία και πιο απαλές περιβαλλοντικές συνθήκες.

1.2 Λειτουργικά Χαρακτηριστικά

Τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των μετατροπέων για παραγωγή αιολικής ενέργειας: Η παραγωγή αιολικής ενέργειας είναι ασταθής, και η δυνατότητα παραγωγής ενέργειας κυμαίνεται με τις αλλαγές στην ταχύτητα του ανέμου. Συνεπώς, ο μετατρόπος πρέπει να έχει υψηλή δυνατότητα προσαρμογής του φορτίου και να μπορεί να προσαρμοστεί σε συχνές κυμαίνονται τα φορτία. Σε αντίθεση με τους παραδοσιακούς μετατρόπους γραμμής, οι μετατρόποι για παραγωγή αιολικής ενέργειας συχνά βρίσκονται σε κατάσταση μερικού φορτίου, που θέτει ειδικές απαιτήσεις στην ενεργειακή απόδοση και τις δυνατότητες διάθεσης θερμότητας.

1.3 Ειδικές Απαιτήσεις στο Περιβάλλον Παραγωγής Αιολικής Ενέργειας
(1) Αντοχή σε Κυμαίνονται την Ταχύτητα του Ανέμου

Η παραγωγή αιολικής ενέργειας κυμαίνεται με τις αλλαγές στην ταχύτητα του ανέμου, και αυτή η κυμαίνονται μπορεί να οδηγήσει σε αστάθεια τάσης. Συνεπώς, οι μετατρόποι για παραγωγή αιολικής ενέργειας χρειάζονται να έχουν αντίστοιχες δυνατότητες προσαρμογής για να προληφθούν επιπτώσεις στο δίκτυο.

(2) Προσαρμογή σε Αυστηρές Περιβαλλοντικές Συνθήκες

Οι περισσότεροι αιολικοί σταθμοί χτίζονται σε αυστηρά περιβάλλοντα. Συνεπώς, οι μετατρόποι για παραγωγή αιολικής ενέργειας πρέπει να έχουν καλή αντοχή στην οξείδωση και δυνατότητες προστασίας από την υγρασία. Για αιολικούς σταθμούς σε ορεινές περιοχές, οι μετατρόποι για παραγωγή αιολικής ενέργειας πρέπει να αντιμετωπίσουν άκρως κλιματικές συνθήκες όπως χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλές ταχύτητες ανέμου.

(3) Απαιτήσεις για Απομακρυσμένη Επίβλεψη και Συντήρηση

Επειδή οι αιολικοί σταθμοί βρίσκονται συνήθως σε απομακρυσμένες περιοχές, ο κόστος συντήρησης παραβιάσεων σε μετατρόπους για παραγωγή αιολικής ενέργειας είναι σχετικά υψηλό. Συνεπώς, χρειάζεται να δημιουργηθεί ένα σύστημα απομακρυσμένης επίβλεψης για να επιτρέπει την πραγματικού χρόνου επίβλεψη της λειτουργίας του μετατρόπου.

2 Απόδοση Μετατροπέων για Παραγωγή Αιολικής Ενέργειας
2.1 Ανάλυση Ηλεκτρικής Απόδοσης
(1) Δυνατότητα Ρύθμισης Τάσης

Ένα από τα βασικά καθήκοντα των μετατροπέων για παραγωγή αιολικής ενέργειας είναι να αυξήσει τη χαμηλή τάση εξόδου των αιολικών τουρμπινών σε υψηλή τάση για τη μακρινή μεταφορά ενέργειας. Συνεπώς, η δυνατότητα ρύθμισης τάσης είναι ένας βασικός δείκτης για τη μέτρηση της ηλεκτρικής απόδοσης των μετατροπέων για παραγωγή αιολικής ενέργειας. Συνήθως, η περιοχή εξόδου του μετατρόπου σχεδιάζεται ώστε να προσαρμοστεί στις κυμαίνονται της εξόδου υπό διάφορες ταχύτητες ανέμου, εξασφαλίζοντας σταθερή εξόδου τάση και μειώνοντας τις επιπτώσεις στο δίκτυο.

(2) Σύνδεση Σύντομης Σύνδεσης και Προστασία από Σφάλματα

Η σύνδεση σύντομης σύνδεσης των μετατροπέων για παραγωγή αιολικής ενέργειας επηρεάζει άμεσα τη σταθερότητα κατά τη διάρκεια σφαλμάτων σύντομης σύνδεσης. Μια χαμηλότερη σύνδεση σύντομης σύνδεσης μπορεί να βελτιώσει την ταχύτητα απόκρισης του συστήματος, αλλά μπορεί επίσης να οδηγήσει σε αύξηση των κυμαίνονται της τροχοποίησης του συστήματος όταν η ταχύτητα του ανέμου κυμαίνεται. Η βελτιστοποίηση της σχεδίασης της σύνδεσης σύντομης σύνδεσης όχι μόνο βοηθά στη μείωση της τροχοποίησης σύντομης σύνδεσης, αλλά επίσης βελτιώνει την λειτουργική ασφάλεια του μετατρόπου και τη σταθερότητα του δικτύου.

(3) Απώλειες και Απόδοση

Οι απώλειες των μετατροπέων για παραγωγή αιολικής ενέργειας χωρίζονται κυρίως σε απώλειες χαλκού και απώλειες σιδήρου. Οι απώλειες χαλκού είναι οι απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας που προκαλούνται από την αντίσταση του έντυπου, ενώ οι απώλειες σιδήρου σχετίζονται με τη διαδικασία μαγνητοποίησης του κέρνα. Στη σκηνή παραγωγής αιολικής ενέργειας, ο μετατρόπος πρέπει να έχει αποτελεσματικές δυνατότητες μετατροπής ενέργειας για να μειώσει τις απώλειες κατά τη μεταφορά και να εξασφαλίσει την επιτυχή χρήση της αιολικής ενέργειας. Συνεπώς, η επιλογή υψηλού αποδοτικού υλικού και η βελτιστοποίηση της σχεδίασης μπορεί να μειώσει σημαντικά τις απώλειες και να βελτιώσει την συνολική απόδοση.

2.2 Ανάλυση Θερμικής Απόδοσης
(1) Απώλειες Θερμότητας και Διάθεση Θερμότητας

Οι μετατρόποι για παραγωγή αιολικής ενέργειας παράγουν μεγάλη ποσότητα θερμότητας κατά τη λειτουργία, ειδικά υπό υψηλά φορτία. Υπερβολικά υψηλές θερμοκρασίες μπορεί να οδηγήσουν στην επιδείνωση των διαμορφωτικών υλικών του έντυπου και ακόμη και σε ατυχήματα ασφάλειας. Συνεπώς, η διαχείριση της θερμικής απόδοσης είναι κρίσιμη για την ασφαλή λειτουργία του μετατρόπου. Οι μετατρόποι με βυθισμένο σε λάδι διαθέτουν θερμότητα μέσω της κυκλοφορίας και ψύξης του λαδιού του μετατρόπου και είναι κατάλληλοι για υψηλή εξουσία σενάρια, ενώ οι αεριοδιαθετικοί μετατρόποι διαθέτουν θερμότητα μέσω φυσικού ανέμου και είναι κατάλληλοι για αιολικά πάρκα με υψηλές ταχύτητες ανέμου. Η βελτιστοποίηση της σχεδίασης του συστήματος ψύξης για να εξασφαλίσει ότι η θερμότητα μπορεί να διαθέτεται εγκαίρως είναι η κλειδί για την επέκταση της ζωής χρήσης του μετατρόπου.

(2) Θερμική Τάση και Πρόβλεψη Ζωής

Λόγω της κυμαίνονται του φορτίου στην παραγωγή αιολικής ενέργειας, η θερμική τάση των μετατροπέων για παραγωγή αιολικής ενέργειας αλλάζει σημαντικά, ειδικά όταν η εξουσία αλλάζει απότομα. Κατά τη διάρκεια της μακροχρόνιας περιβάλλοντας θερμικής τάσης, τα διαμορφωτικά υλικά του μετατρόπου θα γηράσουν σταδιακά, επηρεάζοντας τη ζωή χρήσης. Μέσω της θερμικής προσομοίωσης και των μοντέλων πρόβλεψης ζωής, η αξιοπιστία του μετατρόπου υπό διάφορες λειτουργικές συνθήκες μπορεί να αξιολογηθεί καλύτερα, και μπορούν να προταθούν αντίστοιχες βελτιστοποιημένες προτάσεις.

2.3 Ανάλυση της Ισοπεδωτικής Απόδοσης
(1) Επιλογή Ισοπεδωτικών Υλικών

Η ισοπεδωτική απόδοση των μετατροπέων για παραγωγή αιολικής ενέργειας είναι η βάση για την εγγύηση της ασφαλής λειτουργίας. Το ισοπεδωτικό σύστημα του μετατρόπου περιλαμβάνει στερεά ισοπεδωτικά υλικά και υγρά ισοπεδωτικά υλικά. Στα αιολικά πάρκα, ειδικά σε αιολικά πάρκα σε θάλασσα, το περιβάλλον υψηλής υγρασίας και υψηλής αλατότητας μπορεί να επιταχύνει τη γήρανση και την παραβίαση των ισοπεδωτικών υλικών.

(2) Μερική Διάβρωση και Δυνατότητα Αντοχής σε Τάση

Η μερική διάβρωση είναι ένας από τους κύριους λόγους της παραβίασης της ισοπεδωτικής απόδοσης των μετατροπέων για παραγωγή αιολικής ενέργειας. Λόγω των μεγάλων κυμαίνονται της τάσης στα συστήματα παραγωγής αιολικής ενέργειας, ο μετατρόπος πρέπει να έχει μεγάλη δυνατότητα αντοχής σε τάση, ειδικά όταν η ταχύτητα του ανέμου αλλάζει απότομα, για να αποφευχθεί η εμφάνιση μερικής διάβρωσης. Μέσω της χρήσης νέων ισοπεδωτικών υλικών και της βελτιστοποίησης της σχεδίασης του έντυπου, η δυνατότητα αντοχής σε τάση του μετατρόπου μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά, και η εμφάνιση φαινομένων μερικής διάβρωσης μπορεί να μειωθεί.

3 Αξιολόγηση Αξιοπιστίας, Π