Dvojnásobne indukovaný indukčný generátor, ako už jeho názov napovedá, je trojfázový indukčný generátor, kde sú rotorové aj statorové vinutia napájané trojfázovým striedavým signálom. Skladá sa z viacfázových vinutí umiestnených na telese rotora aj statora. Skladá sa tiež z viacfázovej zostavy zberného krúžku na prenos energie do rotora. Spravidla sa používa na výrobu elektriny v generátoroch veterných turbín.
Predtým, ako prejdeme k ďalším podrobnostiam o indukčnom generátore s dvojitým napájaním používanom vo generátoroch veterných turbín, urobme si krátku predstavu o výrobe energie pomocou veternej energie.
Ako už vieme, veterná energia je v súčasnosti jedným z najbežnejšie využívaných obnoviteľných zdrojov energie. Veľké turbíny sa otáčajú podľa fúkania vetra a podľa toho sa generuje elektrina. Generátory veterných turbín spravidla pracujú v rozsahu rýchlosti vetra medzi znížením rýchlosti (minimálna rýchlosť vetra potrebná na pripojenie generátora k elektrickej sieti) a medznou rýchlosťou (maximálna rýchlosť vetra požadovaná na odpojenie generátora od elektrickej siete). ).
4 typy generátorov veterných turbín:
- Typ 1: Pozostáva z indukčného generátora s klietkou vo veveričke pripojeného priamo k elektrickej sieti. Používa sa pre malý rozsah rýchlosti vetra.
- Typ 2: Pozostáva z prevodníka AC-DC-AC okrem indukčného generátora pred pripojením do elektrickej siete.
- Typ 3: Pozostáva z indukčného generátora vinutého rotora pripojeného priamo k sieti, kde sa rýchlosť rotorov nastavuje pomocou reostatu.
- Typ 4: Pozostáva z induktora s dvojitým napájaním pripojeného priamo k sieti, kde sa rýchlosť rotora nastavuje pomocou prevodníkov typu back to back.
Základný úvod do výroby elektriny z veternej energie pomocou induktora s dvojitým napájaním.
DFIG sa skladá z 3-fázového vinutého rotora a 3-fázového vinutého statora. Rotor je napájaný trojfázovým striedavým signálom, ktorý indukuje striedavý prúd vo vinutích rotora. Keď sa veterné turbíny otáčajú, pôsobia na rotor mechanickou silou, ktorá spôsobuje jeho otáčanie. Keď sa rotor otáča, magnetické pole vytvárané striedavým prúdom sa tiež otáča rýchlosťou úmernou frekvencii striedavého signálu privádzaného na vinutia rotora. Výsledkom je, že neustále rotujúci magnetický tok prechádza cez vinutia statora, čo spôsobuje indukciu striedavého prúdu vo vinutí statora. Rýchlosť otáčania magnetického poľa statora teda závisí od rýchlosti rotora, ako aj od frekvencie striedavého prúdu privádzaného do vinutí rotora.
Základnou požiadavkou na výrobu elektriny pomocou veternej energie je produkovať striedavý signál s konštantnou frekvenciou bez ohľadu na rýchlosť vetra. Inými slovami, frekvencia striedavého signálu generovaného cez stator by mala byť konštantná bez ohľadu na zmeny otáčok rotora. Aby ste to dosiahli, je potrebné upraviť frekvenciu striedavého signálu privádzaného na vinutia rotora.
Systém výroby veternej energie využívajúci indukčný generátor s dvojitým napájaním
Frekvencia striedavého signálu rotora sa zvyšuje so znižovaním rýchlosti rotora a má kladnú polaritu a naopak. Frekvencia signálu rotora by sa teda mala upraviť tak, aby sa frekvencia statorového signálu rovnala frekvencii sieťového vedenia. To sa deje nastavením fázovej postupnosti vinutí rotora tak, aby magnetické pole rotora bolo v rovnakom smere ako rotor generátora (v prípade znižovania otáčok rotora) alebo v opačnom smere ako rotor generátora (v prípade zvyšovania otáčok rotora) ).
Celý systém sa skladá z dvoch spätných prevodníkov - prevodníka na strane stroja a prevodníka na strane siete, zapojených do spätnoväzbovej slučky systému. Prevodník na strane stroja sa používa na riadenie činných a jalových výkonov riadením zložiek d-q rotora a tiež krútiaceho momentu a otáčok stroja. Prevodník na strane siete sa používa na udržanie konštantného napätia jednosmerného medziobvodu a zaisťuje prevádzku činného faktora jednoty tým, že sa jalový výkon odoberaný z elektrickej siete vynuluje. Kondenzátor je pripojený medzi dva meniče tak, že slúži ako jednotka na ukladanie energie. Toto usporiadanie smerom dozadu poskytuje výstup s pevnou frekvenciou s pevným napätím bez ohľadu na výstup s premennou frekvenciou a premenným napätím generátora. Ďalšími aplikáciami indukčných generátorov sú zotrvačníkové akumulačné systémy energie, prečerpávacie elektrárne, výkonové meniče napájajúce železničnú elektrickú sieť z verejnej siete, kde je pevná frekvencia.
Trochu poznatkov o systéme výroby celej veternej energie
Celý systém sa skladá z nasledujúcich komponentov:
Princíp činnosti indukčného generátora s dvojitým napájaním
- Veterná turbína: Veterná turbína je zvyčajne ventilátor pozostávajúci z 3 lopatiek, ktoré sa otáčajú, keď na ňu udrie vietor. Os otáčania by mala byť zarovnaná so smerom vetra.
- Prevodovka: Jedná sa o vysoko presný mechanický systém, ktorý využíva mechanickú metódu na premenu energie z jedného zariadenia na druhé.
- Indukčný generátor s dvojitým napájaním: Jedná sa o elektrický generátor používaný na premenu mechanickej energie na elektrickú, ktorá je vo forme premenlivej frekvencie.
- Grid Side Converter: Jedná sa o obvod prevodníka AC-DC, ktorý sa používa na zabezpečenie regulovaného jednosmerného napätia meniča. Používa sa na udržiavanie konštantného napätia medziobvodu.
- Bočný prevodník rotora: Jedná sa o invertor DC-AC, ktorý sa používa na napájanie riadeného striedavého napätia do rotora.
5 dôvodov, prečo je preferovaná výroba veternej energie pomocou indukčného motora s dvojitým napájaním
- Výstupný signál s konštantnou frekvenciou do siete bez ohľadu na premenlivé otáčky rotora.
- Pre výkonové elektronické zariadenia sa vyžaduje nízky výkon, a teda nízke náklady na riadiaci systém.
- Účinník je riadený, to znamená udržiavaný na jednote.
- Výroba elektrickej energie pri nízkej rýchlosti vetra.
- Výkonový elektronický prevodník musí zvládnuť zlomok celkového zaťaženia, t. J. 20 - 30% a tiež náklady na tento prevodník sú nízke ako v prípade iných typov generátorov.
Niečo na premýšľanie!
Všetko, čo som uviedol, je základný úvod o výrobe veternej energie pomocou indukčného generátora s dvojitým napájaním. Ďalej poskytnite svoje názory na rôzne techniky riadenia na riadenie striedavého signálu privádzaného do rotora.
Image Credits: Systém na výrobu veternej energie využívajúci indukčný generátor s dvojitým napájaním od spoločnosti Labvolt
