Nimensä mukaan kaksinkertaisesti syötetty induktiogeneraattori on 3-vaiheinen induktiogeneraattori, jossa sekä roottori- että staattorikääme syötetään kolmivaiheisella vaihtosignaalilla. Se koostuu monivaiheisista käämeistä, jotka on sijoitettu sekä roottorin että staattorin runkoihin. Se koostuu myös monivaiheisesta liukurengasyksiköstä tehon siirtämiseksi roottoriin. Sitä käytetään tyypillisesti sähkön tuottamiseen tuuliturbiinigeneraattoreissa.
Ennen kuin siirrymme tarkemmin tuuliturbiinigeneraattoreissa käytettävästä kaksinkertaisen Fed-induktiogeneraattorista, anna meidän olla lyhyt käsitys tuulienergiaa käyttävästä sähköntuotannosta.
Kuten jo tunnemme, tuulienergia on viime aikoina yksi eniten käytettyjä uusiutuvia energialähteitä. Suuret turbiinit saatetaan pyörimään tuulen puhaltamisen mukaan ja vastaavasti sähköä syntyy. Yleensä tuuliturbiinigeneraattorit toimivat tuulen nopeusalueella katkaisunopeuden (generaattorin kytkemiseksi sähköverkkoon vaadittavan tuulen vähimmäisnopeuden) ja katkaisunopeuden (suurin tuulen nopeus, jota generaattori tarvitsee katkaisemaan virran verkkovirrasta) välillä ).
4 tuuliturbiinigeneraattorityyppiä:
- Tyyppi 1: Se koostuu oravakehon induktiogeneraattorista, joka on kytketty suoraan sähköverkkoon. Sitä käytetään pienellä tuulen nopeusalueella.
- Tyyppi 2: Se koostuu induktiogeneraattorin lisäksi AC-DC-AC-muuntimesta, ennen kuin se kytketään sähköverkkoon.
- Tyyppi 3: Se koostuu haavaroottorin induktiogeneraattorista, joka on kytketty suoraan verkkoon, jossa roottoreiden nopeutta säädetään reostaatilla.
- Tyyppi 4: Se koostuu kaksinkertaisesta induktiogeneraattorista, joka on kytketty suoraan verkkoon, jossa roottorin nopeutta säädetään takaisin taaksepäin -muuntimilla.
Perustiedot tuulienergian sähköntuotannosta Double Fed Induction Generatorilla.
DFIG koostuu 3-vaiheisesta käämiroottorista ja 3-vaiheisesta käämitysstaattorista. Roottoriin syötetään kolmivaiheista vaihtosignaalia, joka indusoi vaihtovirran roottorin käämissä. Kun tuuliturbiinit pyörivät, ne kohdistavat mekaanista voimaa roottoriin, mikä saa sen pyörimään. Kun roottori pyörii, vaihtovirran aiheuttama magneettikenttä pyörii myös nopeudella, joka on verrannollinen roottorin käämiin syötetyn ac-signaalin taajuuteen. Tämän seurauksena staattorin käämien läpi kulkee jatkuvasti pyörivä magneettivuo, joka aiheuttaa vaihtovirran induktion staattorin käämissä. Staattorin magneettikentän pyörimisnopeus riippuu siten roottorin nopeudesta sekä roottorin käämiin syötetyn vaihtovirran taajuudesta.
Tuulivoimaa käyttävän sähköntuotannon perusedellytys on tuottaa vakiotaajuinen vaihtosignaali tuulen nopeudesta riippumatta. Toisin sanoen staattorin yli muodostetun vaihtosignaalin taajuuden tulisi olla vakio roottorin nopeuden vaihteluista riippumatta. Tämän saavuttamiseksi roottorin käämiin syötetyn vaihtosignaalin taajuutta on säädettävä.
Tuulisähköntuotantojärjestelmä, joka käyttää kaksoissyötettyä induktiogeneraattoria
Roottorin vaihtosignaalin taajuus kasvaa, kun roottorin nopeus pienenee, ja sen napaisuus on positiivinen ja päinvastoin. Siten roottorisignaalin taajuus tulisi säätää siten, että staattorisignaalin taajuus on yhtä suuri kuin verkkojohdon taajuus. Tämä tapahtuu säätämällä roottorin käämien vaihejärjestystä siten, että roottorin magneettikenttä on samassa suunnassa kuin generaattorin roottori (jos roottorin nopeus pienenee) tai vastakkaiseen suuntaan kuin generaattorin roottori (jos roottorin nopeus kasvaa) ).
Koko järjestelmä koostuu kahdesta taaksepäin-muuntimesta - koneen puoleisesta muuntimesta ja ruudukon puoleisesta muuntimesta, jotka on kytketty järjestelmän takaisinkytkentäsilmukkaan. Konepuolen muunninta käytetään aktiivisen ja loistehon säätämiseen ohjaamalla roottorin d-q-komponentteja sekä koneen vääntömomenttia ja nopeutta. Ruudukon sivumuunninta käytetään pitämään vakiona tasavirtajännitteen jännite ja varmistamaan yhtenäisyystekijän toiminta tekemällä verkkovirrasta otettu loisteho nollaan. Kahden muuntimen väliin on kytketty kondensaattori siten, että se toimii energian varastointilaitteena. Tämä takaisin taaksepäin -järjestely tarjoaa kiinteän jännitteen kiinteän taajuuslähdön riippumatta generaattorin vaihtuvasta taajuudesta, vaihtelevasta jännitteestä. Muita induktiogeneraattoreiden sovelluksia ovat lentopyörän energian varastointijärjestelmät, pumppaamot voimalaitokset, virtamuuntajat, jotka syöttävät rautatieliikenneverkkoa julkisesta verkosta, jossa taajuus on kiinteä.
Hieman tietoa koko tuulivoiman tuotanto-järjestelmästä
Koko järjestelmä koostuu seuraavista komponenteista:
Kaksoissyötetyn induktiogeneraattorin toimintaperiaate
- Tuuliturbiini: Tuuliturbiini on tyypillisesti puhallin, joka koostuu kolmesta siivestä, jotka pyörivät tuulen iskiessä. Pyörimisakselin tulee olla linjassa tuulen suunnan kanssa.
- Vaihdelaatikko: Se on erittäin tarkka mekaaninen järjestelmä, joka käyttää mekaanista menetelmää energian muuntamiseksi laitteesta toiseen.
- Double Fed -induktiogeneraattori: Se on sähkögeneraattori, jota käytetään muuttamaan mekaaninen energia sähköenergiaksi, joka on vaihtelevan taajuuden muodossa.
- Ruudukon sivumuunnin: Se on AC-DC-muunninpiiri, jota käytetään säätämään tasajännitettä invertterille. Sitä käytetään tasavirtajännitteen vakiona.
- Roottorin sivumuunnin: Se on DC-AC-taajuusmuuttaja, jota käytetään ohjaamaan AC-jännitettä roottoriin.
5 syytä miksi tuulivoiman tuottaminen kaksinkertaisesti syötetyllä induktiomoottorilla on suositeltavaa
- Vakiotaajuinen lähtösignaali verkkoon riippumatta roottorin nopeudesta.
- Tehoelektroniikkalaitteille vaaditaan matala teholuokitus ja siten ohjausjärjestelmän alhaiset kustannukset.
- Tehokerrointa hallitaan, eli pidetään yhtenäisenä.
- Sähköntuotanto pienellä tuulen nopeudella.
- Sähköisen sähkömuuntimen on käsiteltävä murto-osa kokonaiskuormituksesta, eli 20-30%, ja myös tämän muuntimen kustannukset ovat alhaiset kuin muuntyyppisillä generaattoreilla.
Jotain ajateltavaa!
Ainoa mitä olen antanut, on perustiedot tuulivoiman tuotannosta kaksisyöttöisellä induktiogeneraattorilla. Seuraavaksi anna näkemyksesi erilaisista ohjaustekniikoista roottoriin syötetyn vaihtosignaalin ohjaamiseksi.
Kuvahyvitykset: Tuulisähköntuotantojärjestelmä, joka käyttää Labvoltin kaksoissyöttöistä induktiogeneraattoria
