Sistem rešitev za pretvorbo vetra v energijo

Načini nadzora v proizvodnji električne energije iz vetra so se razvijali od preprostega nadzora stalnega nagiba lopatic do polnega variabilnega nagiba in variabilne hitrosti lopatic. Trenutno je na trgu proizvodnje električne energije iz vetra široko uporabljen sistem dvojno povezanega pretvornika z variabilno hitrostjo in stalno frekvenco.

Način delovanja

Rotor je vzbujen s dvema zaporedoma vezanima pretvornikoma VSC s PWM. Ta postavitev se imenuje pretvornik stranskih vodnikov in pretvornik stranske mreže. Dvojni pretvorniki PWM zagotavljata tok vzbujanja rotoru, da bi omogočila maksimalno zajemanje energije vetra in prilagajanje statičnega reaktivnega močnega izpisa. Ko turbine delujejo pri pod-sinhronski hitrosti, se energija vnaša v rotor in pretvornik stranske mreže deluje kot pravokotnik, medtem ko pretvornik stranskih vodnikov deluje kot inverter, ki zagotavlja tok vzbujanja turbine. Ko turbine delujejo pri nad-sinhronski hitrosti, lahko stator in rotor oba vnašata energijo v mrežo. Če turbine delujejo v sinhronem stanju, generator deluje kot sinhronni motor in sistem pretvornikov zagotavlja DC vzbujanje rotoru.

Pretvornik stranske mreže in pretvornik stranskih vodnikov sta nadzirana z dvema enotama za nadzor. Enota za nadzor stranske mreže se uporablja za ohranjanje stabilnosti DC busbar napetosti in zagotavljanje visokokakovostne valovne oblike vhodnega toka in enote za napetost. Enota za nadzor stranskih vodnikov se uporablja za nadzor toka navora in komponent vzbujanja dvojno povezanega motorja, da bi prilagodila njegov aktivni in reaktivni močni izpis ter sledila ukazom aktivne in reaktivne moči. Tako lahko dvojno povezan motor deluje na optimalni krivulji moči turbine, da bi omogočil maksimalno zajemanje energije vetra.

Konfiguracija sistema

• Postavitev ohišja

Sistem Rockwill dvojnega pretvornika je posebej zasnovan za dvojno povezane turbine za proizvodnjo električne energije iz vetra. Sestavlja ga ohišje za povezavo z mrežo/nadzorno ohišje (1200mm*800mm*2200mm, stopnja zaščite je IP54) in ohišje za močni modul (1200mm*800mm*2200mm, stopnja zaščite je IP23).

-- Sistem za povezavo z mrežo/nadzor je razdeljen na dva ločena ohišja, ki sta nadzorno ohišje in ohišje za povezavo z mrežo. Nadzorno ohišje je sestavljeno iz nadzornika, UPS-a, nizevih preklopnikov, zaščitnih naprav in terminalov za povezave itd. Ohišje za povezavo z mrežo vključuje distribucijski transformator, glavni preklopnik, kontaktor za povezavo z mrežo, kontaktor stranske mreže, glavni varnik in odpornik za pred-nalaganje itd.

-- Ohišje za močni modul je glavni del za izvedbo pretvorbe toka. Poleg tega obstaja tri močne enote na strani mreže in generatorja. Vsaka vključuje IGBT, pogonsko ploščo, hlađevalnik, DC kondenzator, absorpcijsko kapacitancno, merilni odpornik temperature itd. Ohišje za močni modul vključuje tudi slojene busbare, reaktor stranske mreže, reaktor mostnega ramena, reaktor generatorja, filtrirne odpornike in kondenzatorje stranske mreže in generatorja, velike in male ventilatorje, grelec itd.

• Glavni del

Glavni del sistema pretvornika sestavlja močne module, filtrirni sistem, sistem za regulacijo temperature, sistem za pred-nalaganje, enoto LVRT (Low Voltage Ride Through) in distribucijski sistem itd.

-- Močni modul je sestavljen iz IGBT in njegovih pogonskih, zaščitnih, hlađevalskih pripomočkov. V enem sistemu pretvornika je šest skupin močnih modulov, ki so povezani z slojenim DC busbarjem.

-- Filtrirni sistem sestavlja LCL filter stranske mreže in du/dt filter generatorja. LCL filter stranske mreže lahko učinkovito filtrira visoko-frekvenčne harmonike iz pretvornika v mrežo. Du/dt filter, skupaj s čvrstilnim reaktorjem na strani generatorja, lahko utiša vrh napetosti in hitro prehodno napetost izolacijskih komponent rotorja.

-- Sistem za regulacijo temperature prilagaja temperaturo znotraj ohišja v normalnem obsegu z ogrevanjem in hladjenjem, ogrevanje se izvaja z grelcem znotraj ohišja in hladjenje s sistemom hladjenja z ventilatorji.

-- Sistem za pred-nalaganje se uporablja za povišanje DC napetosti DC kondenzatorja do določene amplitude pred zagonom pretvornika. Tako se lahko zmanjša impulz toka med zagonom pretvornika.

-- Enota LVRT lahko zaščiti polprevodniške naprave na strani generatorja v primeru operativne napake, napake v vodniku ali previsoke napetosti rotorja. S pomočjo enote LVRT lahko sistem pretvornika zagotavlja tok v mrežo tudi v primeru napake v mreži, tako da doseže prevoz nizke napetosti.

-- Sistem za distribucijo moči zagotavlja neprekinjen vir moči za vsak aktivni element pretvornika.

• Sistem za nadzor in zaščito

Sistem za nadzor in zaščito je mozgani dvojnega sistema pretvornika, ki znatno vpliva na zmogljivost pretvornika. Sistem za nadzor in zaščito izvaja naslednje funkcije:

-- Funkcije nadzora: nadzor stranske mreže, nadzor stranskih vodnikov in nadzor LVRT.

-- Funkcije zaščite: zaščita proti prevelikemu toku na strani mreže in stranskih vodnikov, zaščita proti premajhni in preveliki napetosti na strani mreže in stranskih vodnikov, zaščita proti negativnemu prevelikemu toku na strani mreže in stranskih vodnikov, zaščita proti premajhni in preveliki napetosti DC busbara, zaščita proti previsoki temperaturi na strani mreže in stranskih vodnikov, zaščita proti prehitremu vrtljanju generatorja.

Značilnosti

• Hitri odziv in visoka natančnost nadzora;

• Popolna funkcija zabeleževanja napak v formatu IEEE COMTRADE;

• Visoko zanesljiv in prilagodljiv integrirani sistem zaščite;

• Strategija za nadzor povezave z mrežo, temeljena na samoprilagodljivi lokaciji rotorja, ki omogoča "ničelni" impulz pri sinhronizaciji z mrežo;

• Fotonelektrični kodirnik, ki uporablja način ponastavitve z programskim orodjem, izboljša natančnost in zanesljivost zajemanja hitrosti vrtenja motorja;

• Strategije nadzora prevoza visoke in nizke napetosti se uporabljajo za zagotavljanje zmogljivosti prevoza napak pretvornika;

• Strategija za utiševanje harmonik in strategija za kompenzacijo mrtvega območja se uporabljata za učinkovito zagotavljanje kakovosti moči, ki se dostavlja iz pretvornika v mrežo;

• Kompatibilnost z različnimi industrijskimi komunikacijskimi vmesniki počasne mreže, kot sta CANopen in Profibus;

• Enaki IGBT moduli pretvornika so povezani vzporedno, namestitev in odstranitev vsakega močnega modula je enostavna;

• Natančno zasnovan filtrirni sistem in strategija za utiševanje harmonik zagotavljata izjemno kakovost moči, ki se dostavlja v mrežo;

• Ta izdelek lahko zdrži visoke/nizke temperature in visoko vlago. Vse plošče so opremljene z pokrovom proti koroziji in vsa ohišja imajo zelo visoko stopnjo zaščite.