Система генерації електроенергії - основна система для перетворення потужності вітрових турбін

Щоб перетворити механічну енергію на змінний струм відповідно до стандарту мережі, вітрові турбіни повинні бути обладнані системою перетворення енергії, за допомогою якої механічна енергія, що міститься у вітряній турбіні зі зміною швидкості, перетворюється на стабільний змінний струм відповідно до напруги мережі та частотних параметрів, ми називаємо цю систему перетворення енергії системою генерації електроенергії.

Існують різні типи систем виробництва електроенергії для сучасних великих вітрових турбін. Різні компанії, що займаються виробництвом вітряних турбін, обрали різні технічні шляхи, вони розробили та виготовили вітрові турбіни з різними типами систем виробництва електроенергії, тому ми бачили вітрові турбіни з різними формами та інтер’єром.

За типом приводного ланцюга типи вітряних турбін можна розділити на три категорії: високошвидкісний привід, середньошвидкісний привід і прямий привід, де високошвидкісні системи генерації електроенергії включають в основному асинхронні системи генерації електроенергії з подвійним живленням і асинхронні системи з короткозамкненою кліткою. системи генерації, моделі, які ми називаємо асинхронними генераторними установками з подвійним живленням і асинхронними генераторними установками з короткозамкненою кліткою; середньошвидкісний привід, який ми також називаємо напівпрямим приводом, системи генерації електроенергії для систем генерації електроенергії з постійними магнітами, моделі, які ми називаємо моделями з напівпрямим приводом. Система генерації низькошвидкісного приводу є системою генерації постійного магніту.

Хоча існує багато типів систем генерації електроенергії, їхня основна конфігурація схожа. Основними компонентами систем виробництва електроенергії є генератори та перетворювачі. На основі відмінностей у структурі приводного ланцюга та відмінностей у генераторах і перетворювачах розвинулися різноманітні системи виробництва електроенергії, які успішно застосовувалися на вітрових турбінах.

Одним із основних компонентів системи виробництва електроенергії вітрової турбіни є генератор, який перетворює механічну енергію в змінний струм через генератор. Основні типи генераторів: синхронні генератори з постійними магнітами, асинхронні індукційні генератори з подвійним живленням і короткозамкнуті генератори; різні типи генераторів підходять для різних типів структур приводних ланцюгів. Через нестабільний характер вітру частота та напруга змінного струму від генератора нестабільні, тому систему виробництва електроенергії також потрібно оснастити іншим основним компонентом.

Цей інший основний компонент є конвертором. Вітрові турбіни перетворюють електроенергію з нестабільною частотою та напругою від генератора в електроенергію зі стабільною частотою та напругою, яка відповідає стандартам мережі через конвертер, який в основному доступний як перетворювач повної потужності та перетворювач з подвійним живленням. Різні типи генераторів необхідно налаштовувати з різними перетворювачами для досягнення стабільної якості виробництва електроенергії, керування виробництвом електроенергії, керування крутним моментом та іншими функціями.

Отже, яка типова конфігурація вітроенергетичної промисловості для систем виробництва електроенергії? Нижче наведено вступ до кожного з них, що дає вам макро-погляд типів систем виробництва електроенергії, їх основні конфігурації та сценарії застосування.

Асинхронні системи генерації електроенергії з подвійним живленням

Асинхронні генератори з подвійним живленням плюс перетворювачі з подвійним живленням

Тип ланцюга приводу асинхронної вітрової турбіни з подвійним живленням є високошвидкісним приводом, а його система генерації електроенергії є асинхронною системою генерації електроенергії з подвійним живленням, яка складається з асинхронного генератора з подвійним живленням і перетворювача з подвійним живленням.

Робоче колесо агрегату з подвійним живленням з’єднане з ротором асинхронного генератора з подвійним живленням через коробку передач, що збільшує швидкість. Частота, напруга, амплітуда та фаза збудження обмотки ротора автоматично регулюються перетворювачем відповідно до робочих вимог, так що пристрій може генерувати електроенергію на різних швидкостях із постійною частотою, яка має переваги широкого діапазону швидкості регулювання, незалежне регулювання активної і реактивної потужності, мала потужність перетворювача збудження ротора (близько 1/3 номінальної потужності генератора), висока швидкість, малий крутний момент, малі габарити і маса, великий коефіцієнт збільшення швидкості коробки передач, генератор з контактними кільцями та щітками певною мірою впливають на надійність. В даний час установки з подвійним живленням є найбільш поширеними вітровими турбінами.

Асинхронні системи генерації електроенергії з короткозамкненою кліткою

Асинхронні генератори з короткозамкнутим ротором плюс перетворювачі повної потужності

Порівняно з асинхронними вітровими турбінами з подвійним живленням, основна відмінність між системами виробництва електроенергії асинхронних вітряних турбін із короткозамкненим ротором полягає в тому, що ротор генератора є замкнутою конструкцією клітки, яка не вимагає таких структур, як щітки та контактні кільця, а обмотки статора генератора об'єднані в мережу через перетворювач повної потужності. Асинхронний генератор із короткозамкнутим ротором не має спеціальної структури збудження і забезпечується збудженням через перетворювач на стороні статора для досягнення змінної швидкості та постійного регулювання частоти. Клеткові асинхронні вітроенергетичні установки мають переваги високої надійності та широкого діапазону регулювання швидкості. Для асинхронних генераторів з короткозамкненою кліткою потрібен перетворювач на повну потужність, і вся енергія повинна перетворюватися через перетворювач, тому вартість конвертера вища, ніж перетворювач із подвійним живленням, хоча деякі виробники застосували асинхронні системи генерації електроенергії з короткозамкненою кліткою в офшорних моделях через їх висока надійність.

Системи синхронного виробництва електроенергії з постійним магнітом прямого приводу

Генератор з прямим приводом плюс перетворювач на повну потужність

Генераторна система — це система синхронного виробництва електроенергії з постійним магнітом, яка поділяється на генератор постійного магніту з прямим приводом, генератор з напівпрямим приводом і генератор високошвидкісного постійного магніту відповідно до різних ланцюгів приводу, а також вітроенергетичної промисловості. в основному використовує генератор постійного магніту з прямим приводом і генератор постійного магніту з напівпрямим приводом

Крильчатка PMG безпосередньо з’єднана з генератором, усуваючи потребу в допоміжній коробці передач, а ротор збуджується постійним магнітом, усуваючи потребу у зовнішньому джерелі живлення збудження та зменшуючи втрати збудження. Генератор блоку прямого приводу PMG підключається до мережі через перетворювач повної потужності, який має такі переваги, як висока ефективність, низький рівень шуму та низька напруга; синхронний генератор ФМГ має велику кількість пар полюсів і більший розмір і вагу.

Кожна з цих систем має свої переваги та недоліки, і різні компанії, що займаються виробництвом вітряних турбін, обирають тип системи на основі свого вибору технології та вартості, а також свого судження про ринок, і розробляють вітрові турбіни, які відповідають типу системи. .