Szélerő-konverter rendszer megoldás

A szélerőművek vezérlési módszerei fejlődtek a egyszerű, állandó szögú elhelyezésről a teljes lehetséges szög- és sebesség-változtatásra. Jelenleg széles körben alkalmazzák a változó sebességű, állandó frekvenciájú irányítást biztosító duplan táplált konverter rendszert a szélerőműpiacon.

Működési elv

A rotor PWM-s VSC konverzorokkal van felkészítve, amelyek hátrán-hátrán vannak csatlakoztatva. Ez a beállítás a generátorszintű konverzornak és a hálózatszintű konverzornak nevezik. A dupla PWM konverzorok rotorizációs áramot szolgáltatnak a rotorköringerekhez, hogy maximalizálják a szélenergia megszerzését és a statikus reaktív teljesítmény kimenetének szabályozását. Amikor a turbina alacsonyabb, mint a szinkron sebességgel működik, az áram a rotora és a hálózatszintű konverzor egyenrangúan működik, miközben a rotorszintű konverzor inverterként működik, és a rotort szolgálja. Ha a turbina magasabb, mint a szinkron sebességgel működik, a stator és a rotor is energiát adhat a hálózatra. Ha a turbina szinkron állapotban működik, a generátor szinkron motor mint működik, és a konverzorrendszer DC rotorizációt biztosít.

A hálózatszintű konverzor és a generátorszintű konverzor két ellenőrző egységgel van ellenőrizve. A hálózatszintű ellenőrző egység a DC buszfeszültség stabilitásának fenntartására, a minőségi bemeneti áram hullámformájának, valamint az egységes teljesítményfaktor biztosítására használható. A generátorszintű ellenőrző egység a rotori áram forgató és rotorizációs komponenseinek ellenőrzésére, a duplán táplált motor aktív és reaktív teljesítmény kimenetének szabályozására, valamint a aktív és reaktív teljesítmény parancsainak követésére szolgál. Így a duplán táplált motor a szélturbina optimális teljesítménygörbéjén működhet, és maximalizálhatja a szélenergia megszerzését.

Rendszer konfiguráció

• Szekrényrendszerezés

A Rockwill duplán táplált konverzorrendszer kifejezetten a duplán táplált szélerőművekhez készült. Egy hálózati összekapcsolási/ellenőrző szekrényből (1200mm*800mm*2200mm, IP54 védelmi osztály), és egy erőmodulusszekrényből (1200mm*800mm*2200mm, IP23 védelmi osztály) áll.

-- A hálózati összekapcsolási/ellenőrző rendszer két elkülönült szekrényre oszlik, ezek az ellenőrző szekrény és a hálózati összekapcsolási szekrény. Az ellenőrző szekrény tartalmaz ellenőrzőt, UPS-t, alacsony feszültségű átkapcsolókat, védelmi eszközöket és vezeték végződéket, stb. A hálózati összekapcsolási szekrény pedig hálózati transzformátort, fő átkapcsolót, hálózati kapcsolóelemet, hálózati oldali kapcsolót, fő szekrényt, előkészítő ellenállást, stb. tartalmaz.

-- Az erőmodulusszekrény a fő része a jelenlegi konverzió elvégzésének. Ezen felül, a hálózati és a generátorszinten is három erőmodul van. Minden egyes modul IGBT-t, vezérlőlapot, hűtőtestet, DC kondenzátort, abszorbáló kapacitást, hőmérséklet-mérő ellenállást, stb. tartalmaz. Az erőmodulusszekrény továbbá lappangó buszbár, hálózati oldali induktor, hidraulikus oldali induktor, generátorszintű induktor, hálózati és generátorszintű szűrő ellenállást és kondenzátort, nagy és kis ventilátort, hűtőtestet, stb. tartalmaz.

• Főbb rész

A konverzorrendszer főbb részei a teljesítmény modulok, a szűrő rendszer, a hőmérséklet-ellenőrző rendszer, az előkészítő rendszer, a LVRT (Alacsony Feszültségű Áthidalás) egység és a terheléselosztó rendszer, stb. alkotják.

-- A teljesítmény modul IGBT-t és annak vezérlőjét, védelmi, hőtvesztő függvényeket tartalmaz. Egy konverzorrendszerben hat csoport található, amelyek lappangó DC buszbárrel vannak összekapcsolva.

-- A szűrő rendszer a hálózati oldali LCL szűrőt és a generátorszintű du/dt szűrőt tartalmazza. A hálózati oldali LCL szűrő hatékonyan szűri a magas frekvenciájú harmonikusokat a konverzorból a hálózatba. A du/dt szűrő, valamint a generátorszintű zártágú induktora, a rotor izoláló komponenseinek feszültség-csúcsértékét és gyors időbeli változásait szabályozzák.

-- A hőmérséklet-ellenőrző rendszer a szekrény belső hőmérsékletét normál tartományban tartja, fűtés és hűtés segítségével. A fűtést a szekrény belső fűtőteste, a hűtést pedig a ventilátoros hűtőrendszer végzi.

-- Az előkészítő rendszer az előkészítő fázisban a DC kondenzátor feszültségét bizonyos amplitúdóra emeli, mielőtt a konverzor elindul. Így csökkenti a konverzor indítás során fellépő áramimpulzust.

-- A LVRT egység a generátorszintű energiaellátó berendezések védelmét biztosítja operációs hibák, vonalhibák vagy rotor túlfeszültség esetén. A LVRT egység révén a konverzorrendszer akkor is áramot szolgáltathat a hálózatnak, ha a hálózatban hiba van, így alacsony feszültségű áthidalást érhet el.

-- A terheléselosztó rendszer folyamatos energiaszolgáltatást biztosít a konverzor minden aktív eszközének.

• Ellenőrző és védelmi rendszer

Az ellenőrző és védelmi rendszer a duplán táplált konverzorrendszer agya, jelentősen befolyásolja a konverzor teljesítményét. Az ellenőrző és védelmi rendszer főleg a következő funkciókat látja el:

-- Ellenőrző funkciók: hálózati oldali ellenőrzés, generátorszintű ellenőrzés és LVRT ellenőrzés.

-- Védelmi funkciók: a hálózati és generátorszintű konverzorok túlmelegedésének, alacsony- és túlfeszültségű védelmének, negatív sorrendű túlmelegedésének, a hálózati és generátorszintű konverzorok alacsony- és túlfeszültségű, a DC buszfeszültség alacsony- és túlfeszültségű, a hálózati és generátorszintű konverzorok túlhőmérsékletű, valamint a generátor túlforráshelyzetének védelmének.

Jellemzők

• Gyors válaszidő és nagy ellenőrzési pontosság;

• Teljes hibajegyzék-funkció, ami megfelel az IEEE COMTRADE formátumnak;

• Nagyon megbízható és rugalmas integrált védelmi rendszer;

• A hálózati összekapcsolási stratégiát, amely a rotor saját adaptív pozicionálásán alapszik, "nulla" impulzusú hálózati szinkronizációt valósít meg;

• A fényelektronikus kódoló, amely szoftveres visszaállítási módot használ, javítja a motor forgássebességének pontos és megbízható beszerzését;

• Magas- és alacsony feszültségű áthidalási ellenőrzési stratégiák garantálják a konverzor hibamentes működését;

• Harmonikusok elnyomó ellenőrzési stratégiák és halott zóna kompenzációs stratégiák hatékonyan biztosítják a konverzorból a hálózatra szolgáltatott energia minőségét;

• Kompatibilis a különböző ipari mezőbusz kommunikációs interfészekkel, mint például a CANopen és a Profibus;

• Azonos IGBT konverzor híd-modulok párhuzamosan vannak összekapcsolva, és minden erőmodul könnyen telepíthető és eltávolítható;

• Részletesen kialakított szűrő rendszer és harmonikusok elnyomó ellenőrzési stratégiák garantálják a hálózatra szolgáltatott energia kiemelkedő minőségét;

• Ez a termék kiválóan tűri a magas/alsó hőmérsékleteket és a magas párátartalmat. Minden vezetőlap ellátva van ellenálló bevonattal, és minden szekrény nagyon magas védelmi osztályú.