Les méthodes de contrôle de la production d'énergie éolienne ont évolué d'un simple contrôle de décrochage à pas constant à un contrôle de pas variable et de vitesse variable sur toute la pale. À l'heure actuelle, le système de convertisseur à double alimentation avec contrôle de vitesse variable et de fréquence constante est largement utilisé sur le marché de la production d'énergie éolienne.

Principe de fonctionnement

Le rotor est excité par deux convertisseurs VSC connectés dos à dos avec PWM. Cet agencement est appelé respectivement convertisseur côté générateur et convertisseur côté réseau. Les convertisseurs doublement PWM fournissent un courant d'excitation à l'enroulement du rotor afin de réaliser la capture maximale de l'énergie éolienne et l'ajustement de la puissance réactive statique. Lorsque la turbine fonctionne à une vitesse sous-synchrone, la puissance est introduite dans le rotor et le convertisseur côté réseau fonctionne comme un redresseur tandis que le convertisseur côté rotor fonctionne comme un onduleur, fournissant le courant d'excitation à la turbine. Lorsque la turbine fonctionne à une vitesse supersynchrone, le stator et le rotor peuvent tous deux fournir de l'énergie au réseau. Si la turbine fonctionne en état synchrone, le générateur fonctionne comme un moteur synchrone et le système de convertisseur fournit une excitation CC au rotor.

Le convertisseur côté réseau et le convertisseur côté générateur sont contrôlés par deux unités de contrôle. L'unité de commande côté réseau est utilisée pour maintenir la stabilité de la tension du jeu de barres CC et garantir une forme d'onde de courant d'entrée et un facteur de puissance de l'unité de haute qualité. L'unité de commande côté générateur est utilisée pour contrôler le couple de courant du rotor et les composants d'excitation d'un moteur à double alimentation pour ajuster sa puissance active et sa sortie de puissance réactive, et suit l'ordre de puissance active et l'ordre de puissance réactive. Ainsi, le moteur à double alimentation peut fonctionner sur la courbe de puissance optimale de l'éolienne pour réaliser la capture maximale de l'énergie éolienne.

Configuration du système

• Disposition des armoires

Le système de convertisseur à double alimentation Rockwill est spécialement conçu pour les éoliennes à double alimentation. Il se compose d'une armoire d'interconnexion/de contrôle du réseau (1200 mm * 800 mm * 2200 mm, la classe de protection est IP54) et d'une armoire de module d'alimentation (1200 mm * 800 mm * 2200 mm, la classe de protection est IP23).

-- Le système d'interconnexion/contrôle du réseau est divisé en deux armoires isolées, qui sont l'armoire de commande et l'armoire d'interconnexion du réseau. L'armoire de commande est composée d'un contrôleur, d'un onduleur, de disjoncteurs basse tension, de dispositifs de protection et de bornes de câblage, etc. L'armoire d'interconnexion réseau comprend un transformateur de distribution, un disjoncteur principal, un contacteur d'interconnexion réseau, un contacteur côté réseau, un fusible principal et un pré- résistance de charge, etc.

-- L'armoire du module de puissance est la partie principale pour accomplir la conversion de courant. De plus, il y a trois unités de puissance côté réseau et côté générateur. Chacun intègre un IGBT, une carte de commande, un radiateur, un condensateur CC, une capacité d'absorption, une résistance de mesure de température, etc. et condensateur, grands et petits ventilateurs, chauffage, etc.

• Pièce principale

La partie principale du système de convertisseur se compose de modules d'alimentation, d'un système de filtrage, d'un système de contrôle de la température, d'un système de précharge, d'une unité LVRT (Low Voltage Ride Through) et d'un système de distribution, etc.

-- Le module de puissance est composé d'IGBT et de ses accessoires d'entraînement, de protection et de dissipation thermique. Dans un système de convertisseur, il comprend six groupes de modules d'alimentation, qui sont connectés par la barre omnibus CC laminée.

-- Le système de filtrage se compose d'un filtre LCL côté réseau et d'un filtre du/dt côté générateur. Le filtre LCL côté réseau peut filtrer efficacement les harmoniques haute fréquence du convertisseur au réseau. Le filtre du/dt, associé au réacteur d'étouffement côté générateur, peut supprimer le pic de tension et la tension transitoire rapide des composants isolants du rotor.

-- Le système de contrôle de la température ajuste la température à l'intérieur de l'armoire dans la plage normale par chauffage et refroidissement, le chauffage est effectué par le chauffage à l'intérieur de l'armoire et le refroidissement est effectué par le système de refroidissement par ventilateur.

-- Le système de précharge est utilisé pour augmenter la tension continue du condensateur CC à une certaine amplitude avant le démarrage du convertisseur. Ainsi, il peut réduire l'impulsion de courant lors du démarrage du convertisseur.

-- L'unité LVRT peut protéger les dispositifs à semi-conducteurs de puissance côté générateur en cas de défaut de fonctionnement, de défaut de ligne ou de surtension du rotor. Et grâce à l'unité LVRT, le système de convertisseur peut fournir du courant au réseau même en cas de défaut du réseau, réalisant ainsi un passage à basse tension.

-- Le système de distribution d'énergie fournit une alimentation électrique ininterrompue pour chaque dispositif actif du convertisseur.

• Système de contrôle et de protection

Le système de contrôle et de protection est le cerveau du système de convertisseur à double alimentation, il influence considérablement les performances du convertisseur. Le système de contrôle et de protection remplit principalement les fonctions suivantes :

-- Fonctions de contrôle : contrôle côté réseau, contrôle côté générateur et L

Contrôle VRT.

-- Fonctions de protection : protection contre les surintensités du convertisseur côté réseau et côté générateur, protection contre les sous-tensions et les surtensions du convertisseur côté réseau et côté générateur, protection contre les surintensités de séquence négative du convertisseur côté réseau et côté générateur, protection contre les sous-tensions et les surtensions du courant continu jeu de barres, protection contre la surchauffe du convertisseur côté réseau et côté générateur, protection contre la survitesse du générateur.

Fonctionnalités

• Capacités de réponse rapide et haute précision de contrôle ;

• Fonction complète d'enregistrement des défauts conforme au format IEEE COMTRADE ;

• Système de protection intégré hautement fiable et flexible ;

• Stratégie de contrôle de l'interconnexion du réseau basée sur le positionnement auto-adaptatif du rotor qui peut réaliser une synchronisation du réseau à impulsion « zéro » ;

• L'encodeur photoélectrique, qui adopte le mode de réinitialisation logicielle, peut améliorer la précision et la fiabilité de l'acquisition de la vitesse de rotation du moteur ;

• Des stratégies de contrôle à haute tension et à basse tension sont utilisées pour garantir la capacité à traverser les pannes du convertisseur ;

• La stratégie de contrôle de la suppression des harmoniques et la stratégie de compensation de la zone morte sont adoptées pour garantir efficacement la qualité de l'énergie fournie du convertisseur au réseau ;

• Compatible avec diverses interfaces de communication de bus de terrain industriels, telles que CANopen et Profibus ;

• Des modules de pont de convertisseur IGBT identiques sont connectés en parallèle, et l'installation et le retrait de chaque module d'alimentation sont facilités ;

• Un système de filtrage conçu avec soin et une stratégie de contrôle de retenue des harmoniques garantissent la qualité supérieure de l'énergie fournie au réseau ;

• Ce produit peut supporter des températures élevées/basses et une humidité élevée. Toutes les cartes de circuits imprimés sont équipées d'un revêtement anti-corrosion et toutes les armoires ont une classe de protection très élevée.