نظام حل محول طاقة الرياح

تطورت طرق التحكم في توليد الكهرباء من الطاقة الرياحية من التحكم الثابت في الزاوية إلى التحكم المتغير بالسرعة والزاوية. حاليًا، يتم استخدام نظام المحول ذو التغذية المزدوجة مع التحكم في السرعة المتغيرة والتواتر الثابت بشكل واسع في سوق توليد الكهرباء من الطاقة الرياحية.

مبدأ التشغيل

يتم تحفيز الدوار بواسطة محولين متصلين ببعضهما البعض بطريقة متقابلة (VSC) مع PWM. يشار إلى هذا الترتيب على أنه محول الجانب المولد ومحول جانب الشبكة على التوالي. يقوم المحولان المزدوجان بتزويد التيار المثير لللفات الدوارية لتحقيق أقصى استغلال للطاقة الرياحية وتعديل قوة التفاعل الثابتة. عند تشغيل التوربين بسرعة دون المزامنة، يتم تغذية الطاقة إلى الدوار ويعمل محول جانب الشبكة كمستقيم بينما يعمل محول جانب الدوار كمعكوس، مما يوفر التيار المثير للتوربين. عند تشغيل التوربين بسرعة فوق المزامنة، يمكن لكل من الستاتور والدوار أن يغذيان الطاقة إلى الشبكة. إذا كان التوربين يعمل في حالة المزامنة، يعمل المولد كمحرك مزامن ويقوم نظام المحول بتوفير التحفيز المستمر للدوار.

يتم التحكم في محول جانب الشبكة ومحول جانب المولد بواسطة وحدتين للتحكم. تستخدم وحدة التحكم في جانب الشبكة لحفظ استقرار الجهد المباشر للحافلة الرئيسية وضمان جودة عالية لموجة التيار الداخل وعامل القوة الوحدوي. تستخدم وحدة التحكم في جانب المولد لتحكم في عزم الدوار والمركبات المثيرة للمحرك ذو التغذية المزدوجة لضبط إنتاج الطاقة النشطة والتفاعلية، وتتبع أوامر الطاقة النشطة والتفاعلية. بحيث يمكن للمحرك ذو التغذية المزدوجة أن يعمل على منحنى الطاقة الأمثل للتوربين الرياحي لتحقيق أقصى استغلال للطاقة الرياحية.

تكوين النظام

• ترتيب الخزانات

نظام Rockwill ذو التغذية المزدوجة خصيصًا لتوربينات الطاقة الرياحية ذات التغذية المزدوجة. يتكون من خزانة اتصال/تحكم بشبكة (1200mm*800mm*2200mm، درجة الحماية هي IP54)، وخزانة الوحدات الكهربائية (1200mm*800mm*2200mm، درجة الحماية هي IP23).

-- يتم تقسيم نظام الاتصال/التحكم بشبكة إلى خزانتين منفصلتين، وهما خزانة التحكم وخزانة الاتصال بشبكة. تتكون خزانة التحكم من وحدة التحكم، ووحدة الطاقة الاحتياطية، والمفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض، وأجهزة الحماية، وأطراف الأسلاك، وغيرها. تحتوي خزانة الاتصال بشبكة على محول توزيع، ومفتاح الرئيسي، وماسح الاتصال بشبكة، وماسح جانب الشبكة، والمفتاح الرئيسي، والمقاومة المسبقة للشحن، وغيرها.

-- خزانة الوحدات الكهربائية هي الجزء الرئيسي لإتمام عملية التحويل. بالإضافة إلى ذلك، هناك ثلاث وحدات كهربائية على كل جانب من جوانب الشبكة والمولد. كل منها يحتوي على IGBT، لوحة القيادة، المشتت الحراري، المكثف المستمر، مقاومة الامتصاص، مقاومة قياس الحرارة، وغيرها. تشمل خزانة الوحدات الكهربائية أيضًا الحافلة المركبة، المقاومة الجانبية للشبكة، المقاومة الجانبية للذراع، المقاومة الجانبية للمولد، المقاومة والكاباسيتور المرشح للجانب الشبكي والجانب المولد، المراوح الكبيرة والصغيرة، المدفئة، وغيرها.

• الجزء الرئيسي

يتكون الجزء الرئيسي لنظام المحول من الوحدات الكهربائية، ونظام الترشيح، ونظام السيطرة على الحرارة، ونظام الشحن المسبق، ووحدة LVRT (القدرة على الصمود في حال انخفاض الجهد)، ونظام التوزيع، وغيرها.

-- الوحدة الكهربائية تتكون من IGBT ووحدات القيادة، والحماية، والتشتيت الحراري. في نظام المحول الواحد، يوجد ست مجموعات من الوحدات الكهربائية، والتي ترتبط بحافلة DC مركبة.

-- يتكون نظام الترشيح من مرشح LCL الجانب الشبكي ومرشح du/dt الجانب المولد. يمكن لمرشح LCL الجانب الشبكي أن يرشح التوافقيات العالية التردد من المحول إلى الشبكة بشكل فعال. يعمل مرشح du/dt، مع المقاومة المعاكسة الجانب المولد، على كبح الذروة والجهد العابر السريع لأجزاء العزل الدوار.

-- يقوم نظام السيطرة على الحرارة بضبط درجة الحرارة داخل الخزانة بحيث تكون ضمن نطاق طبيعي عن طريق التدفئة والتبريد، حيث يتم التدفئة بواسطة مدفأة داخل الخزانة والتبريد بواسطة نظام تبريد المراوح.

-- يستخدم نظام الشحن المسبق لرفع الجهد المستمر لمكثف DC إلى مستوى معين قبل بدء تشغيل المحول. وبالتالي، يمكن تقليل الصدمة الحالية أثناء بدء تشغيل المحول.

-- يمكن لوحدة LVRT حماية أجهزة نصف الموصلات الجانب المولد في حالة حدوث خطأ في التشغيل، أو خطأ في الخط، أو زيادة الجهد في الدوار. ومن خلال وحدة LVRT، يمكن لنظام المحول أن يزود الشبكة بالتيار حتى في حالة حدوث خطأ في الشبكة، وبالتالي تحقيق القدرة على الصمود في حال انخفاض الجهد.

-- يقوم نظام التوزيع الكهربائي بتوفير تيار مستمر لكل الأجهزة الفعالة في المحول.

• نظام التحكم والحماية

يعد نظام التحكم والحماية هو الدماغ لنظام المحول ذو التغذية المزدوجة، وهو يؤثر بشكل كبير على أداء المحول. يقوم نظام التحكم والحماية بأداء الوظائف التالية:

-- الوظائف التحكمية: التحكم في الجانب الشبكي، والتحكم في الجانب المولد، والتحكم في LVRT.

-- الوظائف الواقية: حماية التيار الزائد في المحول الجانب الشبكي والجانب المولد، حماية الجهد المنخفض والعالي في المحول الجانب الشبكي والجانب المولد، حماية التيار الزائد السلبي في المحول الجانب الشبكي والجانب المولد، حماية الجهد المنخفض والعالي للحافلة المباشرة، حماية الحرارة الزائدة في المحول الجانب الشبكي والجانب المولد، حماية زيادة سرعة المولد.

الميزات

• قدرات الاستجابة السريعة والدقة العالية في التحكم؛

• وظيفة تسجيل الأخطاء الكاملة متوافقة مع تنسيق IEEE COMTRADE؛

• نظام حماية متكامل ذو موثوقية ومرنة للغاية؛

• استراتيجية التحكم في الاتصال بشبكة تستند إلى التوضع الذاتي للدوار يمكنها تحقيق "صفر" الصدمات عند التزامن مع الشبكة؛

• المُشفر الضوئي، الذي يعتمد على وضع إعادة التعيين البرمجي، يمكنه تحسين دقة ومعيارية الحصول على سرعة دوران المحرك؛

• تستخدم استراتيجيات التحكم في الصمود في حالات الجهد العالي والمنخفض لضمان قدرة المحول على الصمود في حالات الأخطاء؛

• تُستخدم استراتيجية كبح التوافقيات واستراتيجية تعويض منطقة الموت لضمان جودة الطاقة التي يتم توصيلها من المحول إلى الشبكة بشكل فعال؛

• متوافق مع واجهات الاتصال المختلفة للحافلات الصناعية، مثل CANopen و Profibus؛

• يتم ربط وحدات جسر المحول IGBT المتطابقة بالتوازي، ويتم تسهيل تركيب وإزالة كل وحدة كهربائية؛

• نظام الترشيح المصمم بعناية واستراتيجية كبح التوافقيات يضمنان جودة ممتازة للطاقة التي يتم توصيلها إلى الشبكة؛

• يمكن لهذا المنتج تحمل درجات الحرارة العالية والمنخفضة والرطوبة العالية. جميع اللوحات الدوائر مزودة بطلاء مضاد للتآكل وكل الخزانات لها درجة حماية عالية جدًا.