Systém pro převod větře na energii

Metody řízení výroby elektrické energie z větru se vyvíjely od jednoduchého konstantního kmitočtového řízení sestupnou regulací na plně proměnnou kmitočtovou a rychlostní regulaci. V současné době je v trhu s větrnou energií široce používán systém s dvojitým přivodem a proměnnou rychlostí s konstantní frekvencí.

Princip fungování

Rotor je vzrušován dvěma sériově zapojenými převodovými členy s PWM. Toto uspořádání se nazývá generátorový převodový člen a síťový převodový člen. Dvojitě PWM řízené převodové členy dodávají vzrušovací proud do rotoru za účelem maximalizace zachycení větrné energie a úpravy statické reaktivní výkonové výstupy. Když turbína pracuje pod synchronní rychlostí, je energie dopravována do rotoru a síťový převodový člen funguje jako obdélníkový člen, zatímco rotorový převodový člen funguje jako inverzní člen, poskytující vzrušovací proud pro turbínu. Když turbína pracuje nad synchronní rychlostí, mohou stator i rotor dodávat energii do sítě. Pokud turbína pracuje v synchronním stavu, generátor funguje jako synchronní motor a převodový systém poskytuje DC vzrušení rotoru.

Síťový převodový člen a generátorový převodový člen jsou ovládány dvěma kontrolními jednotkami. Síťová kontrolní jednotka slouží k udržení stability napětí DC sběrnice a zajistí vysokou kvalitu vstupního proudu a jednotkový faktor využití. Generátorová kontrolní jednotka ovládá rotorový proud a vzrušovací komponenty dvojitě splynutého motoru, aby upravila jeho aktivní a reaktivní výkon, a sleduje objednávku aktivního a reaktivního výkonu. Tímto způsobem může dvojitě splynutý motor pracovat na optimální výkonové křivce větrné turbíny, aby maximalizovala zachycení větrné energie.

Konfigurace systému

• Rozvržení skříně

Rockwill dvojitě splynutý převodový systém je speciálně navržen pro dvojitě splynuté větrné turbíny. Skládá se ze skříně pro připojení k síti/ovládací skříně (1200mm*800mm*2200mm, stupeň ochrany IP54) a skříně s výkonovými moduly (1200mm*800mm*2200mm, stupeň ochrany IP23).

-- Systém pro připojení k síti a ovládání je rozdělen do dvou izolovaných skříní, které jsou ovládací skříní a skříní pro připojení k síti. Ovládací skříň obsahuje ovladač, UPS, nízkonapěťové vypínače, ochranné prvky a terminály pro připojení drátů atd. Skříň pro připojení k síti obsahuje distribuční transformátor, hlavní vypínač, kontaktor pro připojení k síti, kontaktor strany sítě, hlavní pojistku a odporník pro předzápětí atd.

-- Skříň s výkonovými moduly je hlavní částí pro provedení převedení proudu. Kromě toho jsou na straně sítě a generátoru tři výkonové jednotky. Každá zahrnuje IGBT, ovladač, chladič, DC kondenzátor, absorpční kapacitu, teplotní měřicí odporník atd. Skříň s výkonovými moduly také obsahuje vrstvenou sběrnici, reaktor strany sítě, reaktor strany mostu, reaktor strany generátoru, filtraci strany sítě a generátoru, velké a malé větráky, ohřívač atd.

• Hlavní část

Hlavní část převodového systému se skládá z výkonových modulů, filtračního systému, teplotního kontrolovače, systému pro předzápětí, LVRT (Low Voltage Ride Through) jednotky a distribučního systému atd.

-- Výkonový modul se skládá z IGBT a jeho ovladače, ochrany a chladicích příslušenství. V jednom převodovém systému je šest skupin výkonových modulů, které jsou spojeny vrstvenou DC sběrnicí.

-- Filtrovací systém se skládá z síťového LCL filtru a du/dt filtru na straně generátoru. Síťový LCL filtr efektivně filtruje vysokofrekvenční harmonické z převodového členu do sítě. Du/dt filtr, spolu s dusením na straně generátoru, může potlačit vrcholové napětí a rychlé přechodové napětí rotorových izolačních komponent.

-- Teplotní kontrolovací systém upravuje teplotu uvnitř skříně do normálního rozmezí pomocí ohřevu a chlazení, ohřev se provádí ohřívačem uvnitř skříně a chlazení se provádí systémem chlazení ventilátory.

-- Systém pro předzápětí se používá k zvýšení DC napětí kondenzátoru na určitou amplitudu před startem převodového členu. Tím se sníží prudký proudu během startu převodového členu.

-- LVRT jednotka chrání polovodičové příslušenství na straně generátoru v případě operačního selhání, poruchy linky nebo přetížení rotoru. A díky LVRT jednotce může převodový systém dodávat proud do sítě i v případě poruchy sítě, což umožňuje projížďku nízkým napětím.

-- Distribuční systém poskytuje nepřetržitý přísun energie pro každou aktivní součást převodového členu.

• Kontrolní a ochranný systém

Kontrolní a ochranný systém jsou mozek dvojitě splynutého převodového systému, který výrazně ovlivňuje výkon převodového členu. Kontrolní a ochranný systém provádí následující funkce:

-- Funkce ovládání: ovládání strany sítě, ovládání strany generátoru a ovládání LVRT.

-- Funkce ochrany: ochrana před přetížením na straně sítě a generátoru, ochrana před podnapětím a přetížením na straně sítě a generátoru, ochrana před negativním pořadovým přetížením na straně sítě a generátoru, ochrana před podnapětím a přetížením DC sběrnice, ochrana před přetopením na straně sítě a generátoru, ochrana před přetížením generátoru.

Vlastnosti

• Rychlá odezva a vysoká přesnost ovládání;

• Úplná funkce záznamu selhání ve formátu IEEE COMTRADE;

• Vysoká spolehlivost a flexibilní integrovaný ochranný systém;

• Strategie ovládání připojení k síti založená na samoadaptivním umístění rotoru, která může realizovat „nulový“ impulsní synchronizaci sítě;

• Fotopozice, která používá softwareový reset, může zlepšit přesnost a spolehlivost získávání rychlosti otáčení motoru;

• Strategie projížďky vysokým a nízkým napětím jsou použity k zajištění schopnosti projížďky převodového členu při selhání;

• Strategie potlačení harmonických složek a kompenzace mrtvé zóny jsou použity k efektivnímu zajištění kvality energie dodávané převodovým členem do sítě;

• Kompatibilita s různými průmyslovými komunikačními rozhraními, jako jsou CANopen a Profibus;

• Identické IGBT převodové členy jsou zapojeny paralelně, instalace a demontáž každého výkonového modulu je snadná;

• Důkladně navržený filtrační systém a strategie potlačení harmonických složek zajišťují vynikající kvalitu energie dodávané do sítě;

• Tento produkt může odolat vysokým a nízkým teplotám a vysoké vlhkosti. Všechny výpočetní desky jsou vybaveny protikorozním povlakem a všechny skříně mají velmi vysoký stupeň ochrany.