Generasjon Elektrisitet fra Vindenergi ved hjelp av Dobbelt Fed Induksjonsgenerator

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





En dobbeltmatet induksjonsgenerator som navnet antyder er en 3-faset induksjonsgenerator hvor både rotor- og statorviklingene mates med 3-fas AC-signal. Den består av flerfaseviklinger plassert på både rotor- og statorlegemene. Den består også av en flerfaset glidering for å overføre kraft til rotoren. Det brukes vanligvis til å generere elektrisitet i vindturbingeneratorer.

Før vi går videre til ytterligere detaljer om en Double Fed Induksjonsgenerator som brukes i vindturbingeneratorer, la oss få en kort ide om kraftproduksjon ved bruk av vindenergi.




Som vi allerede er kjent, er vindenergi nylig en av de mest brukte fornybare energikildene. Store turbiner er laget for å rotere i henhold til vinden som blåser, og det genereres derfor strøm. Generelt arbeider vindturbinegeneratorene i et område med vindhastighet mellom kutt i hastighet (minimum vindhastighet som kreves for at generatoren skal koble til strømnettet) og kuttehastighet (maksimal vindhastighet som kreves for at generatoren skal koble fra strømnettet ).

4 typer vindturbingeneratorer:
  • Type 1: Den består av en ekornburinduksjonsgenerator koblet direkte til strømnettet. Den brukes til et lite vindhastighetsområde.
  • Type 2: Den består av en AC-DC-AC-omformer i tillegg til induksjonsgeneratoren før den blir koblet til strømnettet.
  • Type 3: Den består av en indusjonsgenerator som er koblet til en rotor koblet direkte til rutenettet, hvor rotorens hastighet justeres ved hjelp av en reostat.
  • Type 4: Den består av en Dobbelt Fed Induksjonsgenerator koblet direkte til rutenettet, hvor rotorhastigheten justeres ved hjelp av rygg-til-bak-omformere.

Grunnleggende introduksjon til elektrisitetsproduksjon fra vindenergi ved hjelp av Double Fed Induction Generator.

DFIG består av en 3-faset sårrotor og en 3-faset sårstator. Rotoren mates med et 3-faset vekselstrømssignal som induserer en vekselstrøm i rotorviklingene. Når vindturbinene roterer, utøver de mekanisk kraft på rotoren og får den til å rotere. Når rotoren roterer, roterer også magnetfeltet som produseres på grunn av vekselstrømmen, med en hastighet som er proporsjonal med frekvensen til vekselstrømssignalet som påføres rotorviklingene. Som et resultat passerer en konstant roterende magnetisk strøm gjennom statorviklingene som forårsaker induksjon av vekselstrøm i statorviklingen. Dermed avhenger rotasjonshastigheten til statormagnetfeltet av rotorhastigheten så vel som frekvensen av vekselstrømmen som mates til rotorviklingene.



Det grunnleggende kravet til kraftproduksjon ved bruk av vindenergi er å produsere vekselstrømssignal med konstant frekvens uavhengig av vindhastighet. Med andre ord bør frekvensen av vekselstrømssignalet som genereres over statoren være konstant uavhengig av rotorhastighetsvariasjonene. For å oppnå dette må frekvensen av vekselstrømssignalet som påføres rotorviklingene justeres.

Et vindkraftproduksjonssystem som bruker dobbelmated induksjonsgenerator

Et vindkraftproduksjonssystem som bruker dobbelmated induksjonsgenerator

Frekvensen til rotorens vekselstrømssignal øker når rotorhastigheten synker og har positiv polaritet og omvendt. Derfor bør rotorsignalets frekvens justeres slik at statorsignalfrekvensen er lik nettverksfrekvensen. Dette gjøres ved å justere fasesekvensen til rotorviklingene slik at rotormagnetfeltet er i samme retning som generatorrotoren (i tilfelle avtagende rotorhastighet) eller i motsatt retning som generatorrotoren (i tilfelle økende rotorhastighet ).


Hele systemet består av to rygg-til-bak-omformere - en maskinsidekonverter og en rutenettkonverter, koblet i tilbakemeldingssløyfen til systemet. Maskinsiden omformer brukes til å kontrollere de aktive og reaktive kreftene ved å kontrollere d-q-komponentene i rotoren og også dreiemoment og hastighet på maskinen. Rutenettkonverteren brukes til å opprettholde en konstant likestrømsspenning og sikrer enhetens effektfaktordrift ved å gjøre den reaktive effekten trukket fra nettet til null. En kondensator er koblet mellom de to omformerne slik at den fungerer som en energilagringsenhet. Dette rygg-og-rygg-arrangementet gir en fast spenning med fast frekvensutgang uavhengig av generatorens variable frekvens, variabel spenning. Andre anvendelser av induksjonsgeneratorene er flyhjulsenergilagringssystemer, pumpekraftverk, kraftomformere som mater et jernbanenett fra det offentlige nettet der frekvensen er fast.

Litt kunnskap om hele vindkraftproduksjonssystemet

Hele systemet består av følgende komponenter:

Arbeidsprinsippet til en dobbeltmatet induksjonsgenerator

Arbeidsprinsippet til en dobbeltmatet induksjonsgenerator

  • En vindturbin: Vindturbinen er vanligvis en vifte som består av 3 kniver som roterer når vinden rammer den. Rotasjonsaksen skal være justert med vindretningen.
  • Girkasse: Det er et mekanisk system med høy presisjon som bruker en mekanisk metode for å konvertere energi fra en enhet til en annen.
  • Dobbelt Fed induksjonsgenerator: Det er en elektrisk generator som brukes til å konvertere mekanisk energi til elektrisk energi som er i form av variabel frekvens.
  • Grid Side Converter: Det er en AC-DC omformerkrets som brukes til å gi en regulert DC spenning til omformeren. Den brukes til å opprettholde en konstant DC-lenkespenning.
  • Rotorsiden omformer: Det er en DC-AC inverter som brukes til å gi kontrollert vekselspenning til rotoren.

5 grunner til at vindkraftproduksjon med dobbel matet induksjonsmotor foretrekkes

  • Konstant frekvensutgangssignal til rutenettet uavhengig av variabel rotorhastighet.
  • Lav effektklassifisering kreves for kraftelektroniske enheter og dermed lave kostnader for kontrollsystem.
  • Effektfaktor kontrolleres, dvs. opprettholdes på enhet.
  • Elektrisk kraftproduksjon med lav vindhastighet.
  • Kraftelektronisk omformer må håndtere brøkdelen av total belastning, dvs. 20-30%, og kostnadene for denne omformeren er lave enn i tilfelle andre typer generatorer.

Noe å tenke på!

Alt jeg har gitt er en grunnleggende introduksjon om vindkraftproduksjon ved hjelp av en dobbeltmated induksjonsgenerator. Gi deretter dine synspunkter om de forskjellige kontrollteknikkene for å kontrollere vekselstrømssignalet som mates til rotoren.

Image Credits: Et vindkraftproduksjonssystem ved bruk av dobbeltmatet induksjonsgenerator av Labvolt