Rüzgar Enerjisi Dönüştürücü Sistemi Çözümü

Rüzgar enerjisi üretimi kontrol yöntemleri, basit sabit kanat açılı stok kontrolünden tam kanat değişken açılı ve değişken hızlı kontrole evrildi. Şu anda, değişken hızlı ve sabit frekanlı kontrol ile çift beslemeli dönüştürücü sistemi, rüzgar enerjisi üretim piyasasında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Çalışma Prensibi

Rötör, PWM ile iki taraflı bağlı VSC dönüştürücüler tarafından uyarılır. Bu düzenek, sırasıyla jeneratör tarafı dönüştürücü ve şebeke tarafı dönüştürücü olarak adlandırılır. Çift PWM dönüştürücüler, rüzgar enerjisini maksimum düzeyde yakalamayı ve statik reaktif güç çıkışını ayarlamayı sağlayacak şekilde rötör bobinlerine uyarıcı akım sağlar. Türbine alçak eş zamanlı hızda çalışırken, güç rötöre beslenir ve şebeke tarafı dönüştürücü dikdörtgenleştirici olarak çalışırken, rötör tarafı dönüştürücü ters dikdörtgenleştirici olarak çalışarak türbin için uyarıcı akım sağlar. Türbine yüksek eş zamanlı hızda çalışırken, stator ve rötör hem de şebekeye enerji besleyebilir. Eğer türbin eş zamanlı durumda çalışıyorsa, jeneratör bir eş zamanlı motor olarak çalışır ve dönüştürücü sistemi rötöre DC uyarıcı sağlar.

Şebeke tarafı dönüştürücü ve jeneratör tarafı dönüştürücü, iki kontrol birimi tarafından kontrol edilir. Şebeke tarafı kontrol birimi, DC ana hat gerilim istikrarını korur ve yüksek kalite giriş akım dalga formu ve birim güç faktörü sağlar. Jeneratör tarafı kontrol birimi, çift beslemeli motordan aktif güç ve reaktif güç çıktısını ayarlamak için rötör akım momentini ve uyarıcı bileşenlerini kontrol eder ve aktif güç emri ve reaktif güç emri izler. Böylece çift beslemeli motor, rüzgar türbininin en iyi güç eğrisinde çalışarak rüzgar gücünü maksimum düzeyde yakalayabilir.

Sistem Yapılandırması

• Kabinet Düzeni

Rockwill çift beslemeli dönüştürücü sistemi, çift beslemeli rüzgar türbinleri için özel olarak tasarlanmıştır. Sistem, şebeke bağlantısı/kontrol kabinet (1200mm*800mm*2200mm, koruma sınıfı IP54) ve güç modülü kabinet (1200mm*800mm*2200mm, koruma sınıfı IP23) içermektedir.

-- Şebeke bağlantısı/kontrol sistemi, kontrol kabineti ve şebeke bağlantısı kabineti olmak üzere iki ayrılmış kabinet halindedir. Kontrol kabineti, kontrolcü, UPS, düşük voltajlı devre kesiciler, koruma cihazları ve bağlantı noktaları vb. içerir. Şebeke bağlantısı kabineti, dağıtım transformatörü, ana devre kesicisi, şebeke bağlantısı kontaktörü, şebeke tarafı kontaktörü, ana priz ve ön yük resistoru vb. içerir.

-- Güç modülü kabineti, akım dönüştürme işlemini gerçekleştirmenin ana parçasıdır. Ayrıca, şebeke ve jeneratör taraflarında üç güç birimi bulunmaktadır. Her biri IGBT, sürücü kartı, soğutucu, DC kapasitör, emilim kapasitesi, sıcaklık ölçüm direnci vb. içerir. Güç modülü kabineti ayrıca, katlanmış DC ana hat, şebeke tarafı reaktör, köprü kolu tarafı reaktör, jeneratör tarafı reaktör, şebeke tarafı ve jeneratör tarafı filtreleme direnç ve kapasitör, büyük ve küçük fanlar, ısıtıcı vb. içerir.

• Birincil Parça

Dönüştürücü sisteminin birincil kısmı, güç modülleri, filtreleme sistemi, sıcaklık kontrol sistemi, ön yükleme sistemi, düşük voltajlı geçiş (LVRT) birimi ve dağıtım sistemi vb. içermektedir.

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

-- 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 reaktör ile birlikte, rötör yalıtım bileşenlerinde voltaj zirvesini ve hızlı geçici voltajı baskılar.

-- Sıcaklık kontrol sistemi, ısıtma ve soğutma ile kabinet içindeki sıcaklığı normal aralıkta tutar. Isıtma, kabinet içindeki ısıtıcı ile gerçekleştirilir ve soğutma ise fan soğutma sistemi ile gerçekleştirilir.

-- Ön yükleme sistemi, dönüştürücünün başlatılmasından önce DC kapasitörün DC voltajını belirli bir amplituda yükseltmek için kullanılır. Bu sayede, dönüştürücünün başlatılması sırasında akım darbesini azaltabilir.

-- LVRT birimi, çalışma hatası, hattaki hatası veya rötör aşırı voltajı durumunda jeneratör tarafındaki güç yarıiletken cihazlarını korur. LVRT birimi sayesinde, dönüştürücü sistemi, şebeke hatası durumunda bile şebekeye akım sağlayabilir, böylece düşük voltajlı geçiş sağlanır.

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

• Kontrol ve Koruma Sistemi

Kontrol ve koruma sistemi, çift beslemeli dönüştürücü sisteminin beynidir 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 dönüştürücülerin aşırı akım koruması, şebeke tarafı ve jeneratör tarafı dönüştürücülerin düşük ve yüksek voltaj koruması, şebeke tarafı ve jeneratör tarafı dönüştürücülerin negatif dizi aşırı akım koruması, DC ana hatın düşük ve yüksek voltaj koruması, şebeke tarafı ve jeneratör tarafı dönüştürücülerin aşırı sıcaklık koruması, jeneratör aşırı hız koruması.

Özellikler

• Hızlı tepki yeteneği ve yüksek kontrol hassasiyeti;

• IEEE COMTRADE formatına uygun tam hata kaydı fonksiyonu;

• Yüksek güvenilirlik ve esnek entegre koruma sistemi;

• Rötörün kendiliğinden konumlandırma temelli şebeke bağlantısı kontrol stratejisi, "sıfır" darbe şebeke senkronizasyonunu sağlar;

• Yazılım reset modu kullanan fotoelektrik kodlayıcı, motor döndürme hızının algılanmasının doğruluğunu ve güvenilirliğini artırır;

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

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

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

• Benzer IGBT dönüştürücü köprü modülleri paralel olarak bağlanır ve her güç modülünün montajı ve demontajı kolaylaştırılır;

• İnce detaylı tasarlanmış filtreleme sistemi ve harmonik baskı kontrol stratejisi, şebekeye verilen güçün üst düzey kalitesini sağlar;

• Bu ürün, yüksek/düşük sıcaklıklara ve yüksek nemlere dayanabilir. Tüm devre kartları koruma kaplama ile donatılmıştır ve tüm kabinetler çok yüksek koruma sınıfına sahiptir.