Методы управления выработкой ветровой энергии эволюционировали от простого управления сваливанием с постоянным шагом до полного управления с переменным шагом лопасти и переменной скоростью. В настоящее время на рынке ветроэнергетики широко используется система преобразователя с двойным питанием с регулируемой скоростью и постоянной частотой.

Принцип работы

Ротор возбуждается двумя встречно соединенными преобразователями VSC с ШИМ. Эта компоновка называется преобразователем со стороны генератора и преобразователем со стороны сети соответственно. Преобразователи с двойным ШИМ подают ток возбуждения на обмотку ротора, чтобы реализовать максимальный улавливание энергии ветра и регулирование выходной статической реактивной мощности. Когда турбина работает на субсинхронной скорости, мощность подается на ротор, и преобразователь со стороны сети работает как выпрямитель, а преобразователь со стороны ротора работает как инвертор, обеспечивая ток возбуждения для турбины. Когда турбина работает на сверхсинхронной скорости, статор и ротор оба могут подавать энергию в сеть. Если турбина работает в синхронном режиме, генератор работает как синхронный двигатель, а система преобразователя обеспечивает возбуждение ротора постоянным током.

Преобразователь со стороны сети и преобразователь со стороны генератора управляются двумя блоками управления. Блок управления со стороны сети используется для поддержания стабильности напряжения на шине постоянного тока и обеспечения высокого качества входного тока и коэффициента мощности блока. Блок управления на стороне генератора используется для управления текущим крутящим моментом ротора и компонентами возбуждения двигателя с двойным питанием, чтобы регулировать его активную мощность и выходную реактивную мощность, а также отслеживать порядок активной мощности и порядок реактивной мощности. Таким образом, двигатель с двойным питанием может работать на оптимальной кривой мощности ветряной турбины для максимального захвата энергии ветра.

Конфигурация системы

• Оформление кабинета

Преобразовательная система Rockwill с двойным питанием специально разработана для ветряных турбин с двойным питанием. Он состоит из шкафа подключения к сети/управления (1200 мм * 800 мм * 2200 мм, класс защиты IP54) и шкафа силового модуля (1200 мм * 800 мм * 2200 мм, класс защиты IP23).

-- Система межсетевого соединения/управления разделена на два изолированных шкафа: шкаф управления и шкаф межсетевого соединения. Шкаф управления состоит из контроллера, ИБП, низковольтных автоматических выключателей, защитных устройств, клемм для подключения и т. д. Шкаф межсетевого соединения включает в себя распределительный трансформатор, главный автоматический выключатель, контактор межсетевого соединения, контактор со стороны сети, главный предохранитель и входной предохранитель. зарядный резистор и т.д.

-- Шкаф силового модуля является основной частью для выполнения преобразования тока. Кроме того, есть три энергоблока как со стороны сети, так и со стороны генератора. Каждый включает IGBT, плату привода, радиатор, конденсатор постоянного тока, поглощающую способность, резистор для измерения температуры и т. д. Шкаф силового модуля также включает в себя многослойную сборную шину, реактор на стороне сети, реактор на стороне плеча моста, реактор на стороне генератора, фильтрующий резистор на стороне сети и генератора. и конденсатор, большие и маленькие вентиляторы, нагреватель и т. д.

• Основная часть

Первичная часть системы преобразователя состоит из силовых модулей, системы фильтрации, системы контроля температуры, системы предварительной зарядки, блока LVRT (низковольтная эксплуатация), системы распределения и т. д.

-- Силовой модуль состоит из IGBT и его привода, защиты и аксессуаров для отвода тепла. В одной преобразовательной системе она включает шесть групп силовых модулей, которые соединены ламинированной шиной постоянного тока.

-- Система фильтрации состоит из фильтра LCL со стороны сети и фильтра du/dt со стороны генератора. Фильтр LCL на стороне сети может эффективно фильтровать высокочастотные гармоники от преобразователя к сети. Фильтр du/dt вместе с дросселирующим реактором на стороне генератора может подавлять пики напряжения и быстрые переходные процессы в компонентах изоляции ротора.

-- Система контроля температуры регулирует температуру внутри шкафа в пределах нормального диапазона путем нагрева и охлаждения, нагрев осуществляется нагревателем внутри шкафа, а охлаждение осуществляется системой охлаждения вентилятором.

-- Система предварительной зарядки используется для повышения постоянного напряжения конденсатора постоянного тока до определенной амплитуды перед запуском преобразователя. Тем самым можно уменьшить импульс тока при запуске преобразователя.

-- Блок LVRT может защитить силовые полупроводниковые устройства на стороне генератора в случае сбоя в работе, неисправности линии или перенапряжения ротора. А с помощью блока LVRT система преобразователя может подавать ток в сеть даже в случае неисправности сети, тем самым обеспечивая прохождение низкого напряжения.

-- Система распределения питания обеспечивает бесперебойное питание каждого активного устройства преобразователя.

• Система управления и защиты

Система управления и защиты является мозгом системы преобразователя двойного питания, она существенно влияет на производительность преобразователя. Система управления и защиты в основном выполняет следующие функции:

-- Функции управления: управление со стороны сети, управление со стороны генератора и L

ВРТ контроль.

-- Функции защиты: защита от перегрузки по току преобразователя со стороны сети и генератора, защита от пониженного и повышенного напряжения преобразователя со стороны сети и генератора, защита от максимальной токовой защиты обратной последовательности преобразователя со стороны сети и генератора, защита от пониженного и повышенного напряжения постоянного тока сборная шина, защита от перегрева преобразователя со стороны сети и генератора, защита от превышения скорости генератора.

Функции

• Возможности быстрого реагирования и высокая точность управления;

• Полная функция записи неисправностей в соответствии с форматом IEEE COMTRADE;

• Высоконадежная и гибкая комплексная система защиты;

• Стратегия управления межсетевым соединением, основанная на самоадаптирующемся позиционировании ротора, которая может реализовать «нулевую» импульсную синхронизацию сети;

• Фотоэлектрический энкодер, использующий режим программного сброса, может повысить точность и надежность определения скорости вращения двигателя;

• Стратегии управления высоким и низким напряжением используются для обеспечения возможности преодоления отказа преобразователя;

• Стратегия управления подавлением гармоник и стратегия компенсации мертвой зоны используются для эффективного обеспечения качества электроэнергии, подаваемой от преобразователя в сеть;

• Совместимость с различными коммуникационными интерфейсами промышленных полевых шин, такими как CANopen и Profibus;

• Идентичные мостовые модули IGBT-преобразователей соединены параллельно, что упрощает установку и демонтаж каждого силового модуля;

• Тщательно разработанная система фильтрации и стратегия ограничения гармоник обеспечивают превосходное качество электроэнергии, подаваемой в сеть;

• Этот продукт может выдерживать высокие/низкие температуры и высокую влажность. Все платы имеют антикоррозийное покрытие, все корпуса имеют очень высокий класс защиты.