Un generator de inducție alimentat în mod dublu, așa cum sugerează și numele său, este un generator de inducție trifazat în care atât înfășurările rotorului, cât și statorului sunt alimentate cu semnal alternativ trifazat. Se compune din înfășurări multifazice plasate atât pe corpul rotorului, cât și pe cel al statorului. De asemenea, constă dintr-un ansamblu de inel de alunecare multifazic pentru a transfera puterea către rotor. Este de obicei folosit pentru a genera electricitate în generatoarele de turbine eoliene.
Înainte de a accesa mai multe detalii despre un generator cu inducție dublu alimentat utilizat în generatoarele de turbine eoliene, să ne facem o scurtă idee despre generarea de energie folosind energia eoliană.
După cum suntem deja familiarizați, energia eoliană este recent una dintre cele mai utilizate surse de energie regenerabilă. Turbinele mari se fac să se rotească în funcție de suflarea vântului și, în consecință, este generată electricitate. În general, generatoarele de turbine eoliene funcționează într-o gamă de viteze ale vântului între viteza redusă (viteza minimă a vântului necesară pentru conectarea generatorului la rețeaua electrică) și viteza de întrerupere (viteza maximă a vântului necesară pentru ca generatorul să se deconecteze de la rețeaua electrică ).
4 tipuri de generatoare de turbine eoliene:
- Tipul 1: Este format dintr-un generator de inducție a cuștii de veveriță conectat direct la rețeaua electrică. Este folosit pentru o gamă mică de viteze ale vântului.
- Tipul 2: Acesta constă dintr-un convertor AC-DC-AC în plus față de generatorul de inducție înainte de a fi conectat la rețeaua electrică.
- Tipul 3: Acesta constă dintr-un generator de inducție a rotorului înfășurat conectat direct la rețea, unde viteza rotorilor este reglată folosind un reostat.
- Tipul 4: Acesta constă dintr-un generator cu inducție dublu alimentat conectat direct la rețea, unde viteza rotorului este ajustată folosind convertoarele înapoi în spate.
Introducere de bază în generarea de energie electrică din energia eoliană utilizând un generator cu inducție dublu alimentat.
DFIG constă dintr-un rotor înfășurat cu 3 faze și un stator cu 3 faze înfășurat. Rotorul este alimentat cu un semnal de curent alternativ trifazat care induce un curent alternativ în înfășurările rotorului. Pe măsură ce turbinele eoliene se rotesc, acestea exercită o forță mecanică asupra rotorului, determinându-l să se rotească. Pe măsură ce rotorul se rotește, câmpul magnetic produs datorită curentului alternativ se rotește de asemenea cu o viteză proporțională cu frecvența semnalului alternativ aplicat înfășurărilor rotorului. Ca rezultat, un flux magnetic în rotație constantă trece prin înfășurările statorului, ceea ce determină inducerea curentului alternativ în înfășurarea statorului. Astfel, viteza de rotație a câmpului magnetic al statorului depinde de viteza rotorului, precum și de frecvența curentului alternativ alimentat la înfășurările rotorului.
Cerința de bază pentru producerea de energie electrică folosind energia eoliană este producerea unui semnal alternativ cu frecvență constantă, indiferent de viteza vântului. Cu alte cuvinte, frecvența semnalului alternativ generat pe stator ar trebui să fie constantă, indiferent de variațiile de viteză ale rotorului. Pentru a realiza acest lucru, frecvența semnalului alternativ aplicat înfășurărilor rotorului trebuie ajustată.
Un sistem de generare a energiei eoliene care utilizează un generator de inducție dublu alimentat
Frecvența semnalului alternativ al rotorului crește pe măsură ce viteza rotorului scade și are o polaritate pozitivă și invers. Astfel, frecvența semnalului rotorului trebuie ajustată astfel încât frecvența semnalului statorului să fie egală cu frecvența liniei de rețea. Acest lucru se face reglând secvența de fază a înfășurărilor rotorului astfel încât câmpul magnetic al rotorului să fie în aceeași direcție ca rotorul generatorului (în cazul scăderii vitezei rotorului) sau în direcția opusă ca rotorul generatorului (în cazul creșterii vitezei rotorului ).
Întregul sistem constă din doi convertoare spate în spate - un convertor lateral al mașinii și un convertor lateral al rețelei, conectate în bucla de feedback a sistemului. Convertorul lateral al mașinii este utilizat pentru a controla puterile active și reactive prin controlul componentelor d-q ale rotorului și, de asemenea, cuplul și viteza mașinii. Convertorul lateral al rețelei este utilizat pentru a menține o tensiune constantă a legăturii de curent continuu și asigură funcționarea factorului de putere unitar, transformând puterea reactivă extrasă din rețeaua de utilități la zero. Un condensator este conectat între cele două convertoare astfel încât să acționeze ca o unitate de stocare a energiei. Acest aranjament back to back oferă o ieșire cu frecvență fixă de tensiune fixă, indiferent de frecvența variabilă, ieșirea de tensiune variabilă a generatorului. Alte aplicații ale generatoarelor de inducție sunt sistemele de stocare a energiei pe roți, centralele electrice de stocare cu pompă, convertoarele de alimentare care alimentează o rețea electrică feroviară din rețeaua publică unde frecvența este fixă.
Câteva cunoștințe despre întregul sistem de generare a energiei eoliene
Întregul sistem constă din următoarele componente:
Principiul de funcționare al unui generator de inducție dublu alimentat
- O turbină eoliană: Turbina eoliană este de obicei un ventilator format din 3 palete care se rotesc atunci când vântul o lovește. Axa de rotație ar trebui să fie aliniată cu direcția vântului.
- Cutie de viteze: Este un sistem mecanic de înaltă precizie care folosește o metodă mecanică pentru a converti energia de la un dispozitiv la altul.
- Generator de inducție dublu alimentat: Este un generator electric folosit pentru a converti energia mecanică în energie electrică care se prezintă sub formă de frecvență variabilă.
- Convertor lateral al grilei: Este un circuit convertor AC-DC care este utilizat pentru a furniza o tensiune DC regulată la invertor. Se utilizează pentru a menține o tensiune constantă a legăturii DC.
- Convertor lateral rotor: Este un invertor DC-AC care este utilizat pentru a furniza tensiune AC controlată rotorului.
5 motive pentru care este preferată generarea de energie eoliană utilizând motorul cu inducție alimentat dublu
- Semnal de ieșire cu frecvență constantă la rețea, indiferent de viteza variabilă a rotorului.
- Putere redusă necesară pentru dispozitivele electronice de putere și, prin urmare, costul redus al sistemului de control.
- Factorul de putere este controlat, adică menținut la unitate.
- Generarea de energie electrică la viteză redusă a vântului.
- Convertorul electronic de putere trebuie să gestioneze fracțiunea din sarcina totală, adică 20-30%, iar costul acestui convertor este scăzut decât în cazul celorlalte tipuri de generatoare.
Ceva de gândit!
Tot ce am dat este o introducere de bază despre generarea energiei eoliene utilizând un generator cu inducție dublă. Apoi, dați-vă opiniile despre diferitele tehnici de control pentru a controla semnalul alternativ alimentat rotorului.
Credite pentru imagine: un sistem de generare a energiei eoliene care utilizează un generator de inducție dublu alimentat de Labvolt
