Sistem de generare a energiei - Sistemul de bază pentru conversia capacității turbinelor eoliene

Pentru a transforma energia mecanică în curent alternativ pentru a îndeplini standardul rețelei, turbinele eoliene trebuie să fie echipate cu un sistem de conversie a energiei, prin care energia mecanică conținută în turbina eoliană cu turație variabilă este transformată în curent alternativ stabil în conformitate cu tensiunea rețelei și parametrii de frecvență, numim acest sistem de conversie a energiei un sistem de generare a energiei.

Există diferite tipuri de sisteme de generare a energiei pentru turbinele eoliene mari moderne. Diferite companii de turbine eoliene au ales diferite rute tehnice, și au dezvoltat și produs turbine eoliene cu diferite tipuri de sisteme de generare a energiei, așa că am văzut turbine eoliene cu forme și interioare diferite.

În funcție de tipul de lanț de transmisie, tipurile de turbine eoliene pot fi împărțite în trei categorii: acționare de mare viteză, acționare de viteză medie și acționare directă, unde sistemele de generare a energiei de mare viteză includ în principal sisteme de generare a energiei asincrone cu alimentare dublă și putere asincronă în cușcă veveriță. sisteme de generare, modele pe care le numim grupuri electrogene asincrone cu alimentare dublă și grupuri electrogene asincrone cușă veveriță; acționare cu viteză medie numim și tracțiune semi-directă, sisteme de generare a energiei pentru sisteme de generare a energiei cu magnet permanenți, modele pe care le numim modele cu tracțiune semi-directă. Sistemul de generare a acționării cu viteză redusă este un sistem generator de magneti permanenți.

Deși există multe tipuri de sisteme de generare a energiei, compoziția de bază a configurației lor este similară. Componentele de bază ale sistemelor de generare a energiei electrice sunt generatoarele și convertoarele. Pe baza diferențelor în structura lanțului de transmisie și a diferențelor dintre generatoare și convertoare, o varietate de sisteme de generare a energiei au evoluat și au fost aplicate cu succes la turbinele eoliene.

Una dintre componentele de bază ale unui sistem de generare a energiei unei turbine eoliene este generatorul, care transformă energia mecanică în curent alternativ prin generator. Principalele tipuri de generatoare sunt generatoarele sincrone cu magnet permanent, generatoarele cu inducție asincrone cu alimentare dublă și generatoarele cu cuști de veveriță; diferite tipuri de generatoare sunt potrivite pentru diferite tipuri de structuri ale lanțului de transmisie. Datorită naturii instabile a vântului, frecvența și tensiunea curentului alternativ de la generator sunt instabile, astfel încât sistemul de generare a energiei trebuie să fie echipat și cu o altă componentă de bază.

Această altă componentă de bază este convertorul. Turbinele eoliene convertesc electricitatea instabilă în frecvență și tensiune de la generator în energie electrică stabilă în frecvență și tensiune care îndeplinește standardele rețelei prin convertor, care este disponibil în principal ca convertor de putere completă și convertor cu alimentare dublă. Diferite tipuri de generatoare trebuie configurate cu diferite convertoare pentru a obține o calitate stabilă a generării de energie, controlul generării de energie, controlul cuplului și alte funcții.

Deci, care este configurația standard a modelului industriei energiei eoliene pentru sistemele de generare a energiei? Următoarea este o introducere în fiecare dintre ele, oferindu-vă o vedere macro a tipurilor de sisteme de generare a energiei electrice, a configurațiilor lor principale și a scenariilor de aplicare.

Sisteme de generare a energiei asincrone cu alimentare dublă

Generatoare asincrone cu alimentare dublă plus convertoare cu alimentare dublă

Tipul de lanț de transmisie al unei turbine eoliene asincrone cu alimentare dublă este o acționare de mare viteză, iar sistemul său de generare a energiei este un sistem de generare a energiei asincrone cu alimentare dublă, care constă dintr-un generator asincron cu alimentare dublă și un convertor cu alimentare dublă.

Rotorul unității cu alimentare dublă este conectat la rotorul generatorului asincron cu alimentare dublă printr-o cutie de viteze care crește viteza. Frecvența, tensiunea, amplitudinea și faza excitației înfășurării rotorului sunt ajustate automat de către convertor în funcție de cerințele de funcționare, astfel încât unitatea să poată genera energie electrică la viteze diferite cu o frecvență constantă, ceea ce are avantajele unei game largi de viteze. reglare, reglare independentă a puterii active și reactive, capacitate mică a convertorului de excitație a rotorului (aproximativ 1/3 din capacitatea nominală a generatorului), viteză mare, cuplu mic, dimensiune și greutate reduse, raport mare de creștere a vitezei, generatorul cu inele de alunecare și perii afectează fiabilitatea într-o anumită măsură. În prezent, unitățile dublu alimentate sunt cele mai populare turbine eoliene.

Sisteme de generare a energiei asincrone cu cușcă veveriță

Generatoare asincrone cu cușcă veveriță plus convertoare de putere maximă

În comparație cu turbinele eoliene asincrone cu alimentare dublă, principala diferență între sistemele de generare a energiei asincrone a turbinelor eoliene cu cușcă veveriță este că rotorul generatorului este o structură cu cușcă închisă, care nu necesită structuri precum perii și inele colectoare și înfășurările statorului generatorului. sunt conectate în rețea printr-un convertor de putere maximă. Generatorul asincron cu cușcă de veveriță nu are o structură de excitație dedicată și este alimentat cu excitare printr-un convertor pe partea statorului pentru a obține controlul vitezei variabile și a frecvenței constante. Sistemele eoliene asincrone cu cușcă au avantajele unei fiabilități ridicate și o gamă largă de reglare a vitezei. Generatoarele asincrone cu cușcă veveriță necesită un convertor de putere completă și toată energia trebuie convertită prin convertor, astfel încât costul convertorului este mai mare decât un convertor cu alimentare dublă, deși unii producători au adoptat sisteme de generare a energiei asincrone cu cușcă veveriță în modelele offshore datorită fiabilitatea lor ridicată.

Sisteme de generare a energiei sincrone cu magneți permanenți cu antrenare directă

Generator cu acționare directă plus convertor de putere maximă

Sistemul generator este un sistem de generare a energiei sincrone cu magnet permanenți, care este împărțit în generator de magnet permanenți cu antrenare directă, generator de magnet permanenti cu antrenare semi-directă și generator de magnet permanenți de mare viteză în funcție de diferitele lanțuri de propulsie și industria energiei eoliene. utilizează în principal un generator de magnet permanenți cu antrenare directă și un generator de magnet permanenti cu antrenare semi-directă

Rotorul unui PMG este conectat direct la generator, eliminând necesitatea unei cutii de viteze booster, iar rotorul este excitat de un magnet permanent, eliminând necesitatea unei surse externe de excitație și reducând pierderile de excitație. Generatorul unității de acționare directă PMG este conectat la rețea printr-un convertor de putere completă, care are avantajele unei eficiențe ridicate, zgomot redus și capacitate de trecere la tensiune joasă; generatorul sincron PMG are un număr mare de perechi de poli și este mai mare ca dimensiune și greutate.

Fiecare dintre aceste sisteme are propriile sale avantaje și dezavantaje, iar diferite companii de turbine eoliene aleg tipul de sistem pe baza alegerii tehnologiei și costurilor, precum și a judecății lor asupra pieței și dezvoltă turbine eoliene care corespund tipului de sistem. .