Kot že ime pove, dvojno napajani indukcijski generator je trifazni indukcijski generator, pri katerem se navitja rotorja in statorja napajata s 3-faznim AC-signalom. Sestavljen je iz večfaznih navitij, nameščenih na telesih rotorja in statorja. Sestavljen je tudi iz večfaznega sklopa drsnih obročev za prenos moči na rotor. Običajno se uporablja za proizvodnjo električne energije v generatorjih vetrnih turbin.
Preden nadaljujemo z nadaljnjimi podrobnostmi o dvojno indukcijskem generatorju, ki se uporablja v generatorjih vetrnih turbin, si na kratko predstavimo proizvodnjo električne energije z vetrno energijo.
Kot nam je že znano, je vetrna energija v zadnjem času eden najpogosteje uporabljanih obnovljivih virov energije. Velike turbine so narejene tako, da se vrtijo v skladu s pihanjem vetra in s tem nastane elektrika. Generatorji vetrnih turbin običajno delujejo v območju hitrosti vetra med zmanjšano hitrostjo (najmanjša hitrost vetra, potrebna za priključitev generatorja na električno omrežje) in izklopljeno hitrostjo (največja hitrost vetra, potrebna za odklop generatorja iz električnega omrežja) ).
4 vrste generatorjev vetrnih turbin:
- Tip 1: Sestavljen je iz indukcijskega generatorja z veverico v kletki, priključenega neposredno na električno omrežje. Uporablja se za majhen razpon hitrosti vetra.
- Tip 2: Sestavljen je iz pretvornika AC-DC-AC poleg indukcijskega generatorja, preden je priključen na električno omrežje.
- Tip 3: Sestavljen je iz indukcijskega generatorja z navitim rotorjem, ki je povezan neposredno na omrežje, kjer se hitrost rotorja nastavi z reostatom.
- Tip 4: Sestavljen je iz indukcijskega generatorja z dvojnim dovodom, ki je povezan neposredno na omrežje, kjer se hitrost rotorja prilagodi s pretvorniki nazaj v hrbet.
Osnovni uvod v proizvodnjo električne energije iz vetrne energije z uporabo dvojnega indukcijskega generatorja.
DFIG je sestavljen iz 3-faznega navitega rotorja in 3-faznega navitega statorja. Rotor se napaja s 3-faznim izmeničnim signalom, ki inducira izmenični tok v navitjih rotorja. Ko se vetrne turbine vrtijo, na rotor delujejo mehansko, zaradi česar se vrti. Ko se rotor vrti, se magnetno polje, ki nastane zaradi izmeničnega toka, vrti tudi s hitrostjo, sorazmerno s frekvenco izmeničnega signala, ki se nanaša na navitja rotorja. Posledično skozi navitja statorja prehaja nenehno vrteč se magnetni tok, ki povzroči indukcijo izmeničnega toka v navitju statorja. Tako je hitrost vrtenja magnetnega polja statorja odvisna od hitrosti rotorja in frekvence izmeničnega toka, ki se napaja na navitja rotorja.
Osnovna zahteva za proizvodnjo električne energije z vetrno energijo je proizvajati izmenični signal s konstantno frekvenco ne glede na hitrost vetra. Z drugimi besedami, frekvenca izmeničnega signala, ki se ustvarja preko statorja, mora biti stalna, ne glede na spremembe hitrosti rotorja. Da bi to dosegli, je treba prilagoditi frekvenco izmeničnega signala, ki se nanaša na navitja rotorja.
Sistem za proizvodnjo vetrne energije, ki uporablja indukcijski generator z dvojnim napajanjem
Frekvenca izmeničnega signala rotorja narašča z zmanjšanjem hitrosti rotorja in je pozitivne polarnosti in obratno. Tako je treba frekvenco rotorskega signala prilagoditi tako, da je frekvenca statorskega signala enaka frekvenci omrežne linije. To se naredi tako, da se fazno zaporedje navitij rotorja prilagodi tako, da je magnetno polje rotorja v isti smeri kot rotor generatorja (v primeru zmanjšanja hitrosti rotorja) ali v nasprotni smeri kot rotor generatorja (v primeru povečanja hitrosti rotorja) ).
Celoten sistem je sestavljen iz dveh pretvornikov hrbta - nazaj - pretvornika na strani stroja in pretvornika na strani mreže, ki sta povezana v povratno zanko sistema. Strojni pretvornik se uporablja za nadzor aktivne in reaktivne moči z uravnavanjem d-q komponent rotorja ter tudi navora in hitrosti stroja. Mrežni pretvornik se uporablja za vzdrževanje konstantne napetosti enosmerne povezave in zagotavlja delovanje faktorja moči enotnosti tako, da se reaktivna moč, črpana iz omrežja komunalne službe, izravna na nič. Kondenzator je med obema pretvornikoma povezan tako, da deluje kot enota za shranjevanje energije. Ta razporeditev hrbta nazaj zagotavlja izhod s fiksno napetostjo s fiksno napetostjo ne glede na spremenljivo frekvenco, spremenljivo napetost izhoda generatorja. Druge aplikacije indukcijskih generatorjev so sistemi za shranjevanje energije s pogonom, črpalne elektrarne, pretvorniki moči, ki napajajo železniško električno omrežje iz javnega omrežja, kjer je frekvenca določena.
Malo znanja o celotnem vetrnem sistemu za proizvodnjo energije
Celoten sistem je sestavljen iz naslednjih komponent:
Načelo delovanja indukcijskega generatorja z dvojnim dovodom
- Vetrna turbina: Vetrna turbina je običajno ventilator, sestavljen iz 3 lopatic, ki se ob udarcu vetra vrtijo. Os vrtenja naj bo poravnana s smerjo vetra.
- Menjalnik: Je mehanski sistem z visoko natančnostjo, ki uporablja mehansko metodo za pretvorbo energije iz ene naprave v drugo.
- Indukcijski generator z dvojnim krmljenjem: Je električni generator, ki se uporablja za pretvorbo mehanske energije v električno energijo, ki je v obliki spremenljive frekvence.
- Mrežni pretvornik: To je vezje pretvornika AC-DC, ki se uporablja za zagotavljanje regulirane enosmerne napetosti pretvorniku. Uporablja se za vzdrževanje konstantne napetosti enosmerne povezave.
- Rotorski pretvornik: Je pretvornik DC-AC, ki se uporablja za zagotavljanje nadzorovane izmenične napetosti rotorju.
5 razlogov, zakaj je zaželena proizvodnja vetrne energije z dvojno indukcijskim motorjem
- Izhodni signal konstantne frekvence v omrežje ne glede na spremenljivo hitrost rotorja.
- Za močne elektronske naprave je potrebna nizka moč in s tem nizki stroški nadzornega sistema.
- Faktor moči je nadzorovan, tj.
- Proizvodnja električne energije pri nizki hitrosti vetra.
- Močnostni elektronski pretvornik mora obravnavati del celotne obremenitve, tj. 20-30%, prav tako pa so stroški tega pretvornika nizki kot pri drugih vrstah generatorjev.
Nekaj za razmišljanje!
Vse, kar sem podal, je osnovni uvod o proizvodnji vetrne energije z indukcijskim generatorjem z dvojnim napajanjem. Nato podajte svoje poglede na različne krmilne tehnike za nadzor izmeničnega signala, ki se dovaja v rotor.
Image Credits: Sistem za proizvodnjo vetrne energije, ki uporablja indukcijski generator z dvojnim napajanjem podjetja Labvolt
