Rüzgar Enerjisi Dönüştürücü Sistemi Çözümü

Rüzgar enerjisi üretim kontrol yöntemleri, basit sabit kanat açılı durma kontrolünden tam kanat değişken açılı ve değişken hızlı kontrole evrimleşmiştir. Şimdilerde, değişken hızlı ve sabit frekanlı kontrol ile çift besli dönüştürücü sistemi, rüzgar enerjisi üretim piyasasında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Çalışma Prensibi

Rotor, PWM ile iki tane sırt-üstü bağlı VSC dönüştürücüsü tarafından uyarılır. Bu düzen, sırasıyla jeneratör tarafı dönüştürücü ve şebeke tarafı dönüştürücü olarak adlandırılır. Çift PWM dönüştürücüler, rotor bobinlerine uyarma akımı sağlayarak maksimum rüzgar enerjisinin yakalanmasını ve statik reaktif güç çıkışının ayarlanmasını sağlar. Türeç alt-senkron hızda çalışırken, rotor'a güç verilir ve şebeke tarafı dönüştürücü dikdöşgenleyici olarak, rotor tarafı dönüştürücü ise inverter olarak çalışır, böylece türeçe uyarma akımı sağlanır. Türeç süpersenkron hızda çalıştığında, stator ve rotor her ikisi de şebekeye enerji verebilir. Eğer türeç senkron durumda çalışıyorsa, jeneratör bir senkron motor olarak çalışır ve dönüştürücü sistemi rotora DC uyarma sağlar.

Şebeke tarafı dönüştürücü ve jeneratör tarafı dönüştürücü, iki kontrol birimi tarafından kontrol edilir. Şebeke tarafı kontrol birimi, DC ana hat voltajının istikrarını sağlamak ve yüksek kaliteli giriş akım dalga formunu ve birim güç faktörünü sağlamak için kullanılır. Jeneratör tarafı kontrol birimi, çift besli motordan aktif ve reaktif güç çıkışı ayarlamak için rotordan akım momentini ve uyarma bileşenlerini kontrol eder ve aktif güç emri ve reaktif güç emrini takip eder. Böylece çift besli motor, rüzgar türbininin en iyi güç eğrisi üzerinde çalışarak maksimum rüzgar gücünün yakalanmasını sağlar.

Sistem Yapılandırması

• Dolap Düzeni

Rockwill çift besli dönüştürücü sistemi, çift besli rüzgar türbinleri için özel olarak tasarlanmıştır. Şebekeye bağlanma/kontrol dolabı (1200mm*800mm*2200mm, koruma sınıfı IP54) ve güç modülü dolabı (1200mm*800mm*2200mm, koruma sınıfı IP23) içermektedir.

-- Şebekeye bağlanma/kontrol sistemi, kontrol dolabı ve şebekeye bağlanma dolabı olmak üzere iki ayrılmış dolaba bölünmüştür. Kontrol dolabı, kontrol ünitesi, UPS, düşük gerilimli devre kesiciler, koruma cihazları ve bağlantı noktaları gibi unsurlardan oluşur. Şebekeye bağlanma dolabı, dağıtım transformatörü, ana devre kesicisi, şebekeye bağlanma kontaktörü, şebeke tarafı kontaktörü, ana kütük, ön yükleme direnci gibi unsurları içerir.

-- Güç modülü dolabı, akım dönüştürme işlemini gerçekleştirmenin ana parçasıdır. Ayrıca, şebeke ve jeneratör taraflarında üç güç ünitesi bulunmaktadır. Her biri IGBT, sürücü kartı, soğutucu, DC kapasitör, emme kapasitesi, sıcaklık ölçüm direnci vb. unsurları içermektedir. Güç modülü dolabı ayrıca, tabakalı ana hat, şebeke tarafı reaktör, köprü kol reaktörü, jeneratör tarafı reaktör, şebeke tarafı ve jeneratör tarafı filtre direnci ve kapasörü, büyük ve küçük fanlar, ısıtıcı vb. unsurları da içerir.

• Birincil Parça

Dönüştürücü sisteminin birincil kısmı, güç modülleri, filtreleme sistemi, sıcaklık kontrol sistemi, ön yükleme sistemi, düşük gerilim geçiş birimi (LVRT) ve dağıtım sistemi gibi unsurlardan oluşur.

-- Güç modülü, IGBT ve onun sürücüsü, koruması, soğutma aksesuarlarından oluşur. Bir dönüştürücü sisteminde, altı grup güç modülü bulunur ve bu modüller tabakalı DC ana hatla bağlantılıdır.

-- Filtreleme sistemi, şebeke tarafı LCL filtresi ve jeneratör tarafı du/dt filtresinden oluşur. Şebeke tarafı LCL filtresi, dönüştürücüden şebekeye yüksek frekanslı harmonikleri etkili bir şekilde filtreler. Du/dt filtresi, jeneratör tarafındaki boğucu reaktörle birlikte, rotor yalıtım bileşenlerinde voltaj zirvesini ve hızlı geçici voltajı baskılar.

-- Sıcaklık kontrol sistemi, dolabın içindeki sıcaklığın normal aralıkta kalmasını ısıtma ve soğutma yoluyla sağlar. Isıtma, dolabın içindeki ısıtıcı tarafından ve soğutma, fan soğutma sistemi tarafından gerçekleştirilir.

-- Ön yükleme sistemi, dönüştürücünün başlangıcından önce DC kapasitörün DC voltajını belirli bir amplituda yükseltmek için kullanılır. Böylece, dönüştürücü başlangıcında akım darbesini azaltabilir.

-- LVRT birimi, jeneratör tarafındaki güç yarıiletken cihazlarını operasyonel hata, hat hata veya rotor aşırı voltaj durumlarında korur. LVRT birimi sayesinde, dönüştürücü sistemi, şebeke hatası durumunda bile şebekeye akım sağlayabilir, böylece düşük voltaj geçişini sağlar.

-- Güç dağıtım sistemi, dönüştürücünün her aktif cihazı için kesintisiz güç sağlar.

• Kontrol ve Koruma Sistemi

Kontrol ve koruma sistemi, çift besli dönüştürücü sisteminin beyinidir ve dönüştürücünün performansını önemli ölçüde etkiler. Kontrol ve koruma sistemi, aşağıdaki fonksiyonları gerçekleştirir:

-- Kontrol fonksiyonları: şebeke tarafı kontrol, jeneratör tarafı kontrol ve LVRT kontrolü.

-- Koruma fonksiyonları: şebeke tarafı ve jeneratör tarafı dönüştürücünün aşırı akım koruması, şebeke tarafı ve jeneratör tarafı dönüştürücünün düşük ve aşırı voltaj koruması, şebeke tarafı ve jeneratör tarafı dönüştürücünün negatif sıra aşırı akım koruması, DC ana hatın düşük ve aşırı voltaj koruması, şebeke tarafı ve jeneratör tarafı dönüştürücünün aşırı sıcaklık koruması, jeneratör aşırı hız koruması.

Özellikler

• Hızlı tepki yeteneği ve yüksek kontrol hassasiyeti;

• IEEE COMTRADE formatına uyan tam hata kaydı işlevi;

• Yüksek güvenilirlik ve esnek entegre koruma sistemi;

• Rotorun kendiliğinden konumlanmasına dayanan şebeke entegrasyon kontrol stratejisi, "sıfır" darbe şebeke senkronizasyonunu sağlar;

• Yazılım reset modunu benimseyen foto-elektrik kodlayıcı, motor döndürme hızının elde edilmesinde doğruluğu ve güvenilirliği artırır;

• Yüksek ve düşük voltaj geçiş kontrol stratejileri, dönüştürücünün hata geçiş yeteneğini garanti eder;

• Harmonik baskı kontrol stratejisi ve ölü bölge kompensasyon stratejisi, dönüştürücüden şebekeye verilen güç kalitesini etkili bir şekilde sağlar;

• CANopen ve Profibus gibi çeşitli endüstriyel alan ağ iletişim arayüzleriyle uyumludur;

• Benzer IGBT dönüştürücü köprü modülleri paralel olarak bağlanmıştır ve her güç modülünün montajı ve demontajı kolaylaştırılmıştır;

• Hassasca tasarlanmış filtreleme sistemi ve harmonik kısıt kontrol stratejisi, şebekeye verilen güç kalitesini üst düzeyde tutar;

• Bu ürün, yüksek/düşük sıcaklıklara ve yüksek nemlilik koşullarına dayanabilir. Tüm devre kartları anti-korozyon kaplama ile donatılmıştır ve tüm dolapların çok yüksek koruma sınıfı vardır.