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用於控製現代風力渦輪機的電流傳感
礦(kuang)物(wu)燃(ran)料(liao)一(yi)直(zhi)以(yi)來(lai)都(dou)是(shi)發(fa)電(dian)的(de)首(shou)選(xuan)能(neng)源(yuan)。但(dan)是(shi),隨(sui)著(zhe)對(dui)礦(kuang)物(wu)燃(ran)料(liao)供(gong)應(ying)的(de)可(ke)持(chi)續(xu)性(xing)以(yi)及(ji)溫(wen)室(shi)效(xiao)應(ying)氣(qi)體(ti)生(sheng)成(cheng)的(de)關(guan)注(zhu),以(yi)及(ji)有(you)關(guan)減(jian)少(shao)燃(ran)燒(shao)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)排(pai)放(fang)量(liang)協(xie)議(yi)的(de)出(chu)台(tai),許(xu)多(duo)舉(ju)措(cuo)正(zheng)朝(chao)著(zhe)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)的(de)方(fang)向(xiang)發(fa)展(zhan)。
通過使用現代材料來滿足機械要求以及使用現代電子元件和電力電子元件來有效地為主網送電,製造具有高達5MW額定功率的現代 風能渦輪機(WET)(目前尚處於試驗階段)才有可能。為了對轉換器進行最優控製,各種規格的電流傳感器在風能渦輪機中是每個轉換器必不可缺的元件。
從人類發展的早期開始,已經將風能作為一種能源使用。風車將風中所含的能量轉換為可以用來磨粒或抽水的機械可用能量。
20世紀上半頁,許多現代風力渦輪機的物理和設計理論基礎得以發現。德國工程師AlbertBetz在其於1926年出版的著作中計算出了理想風力渦輪機的最大理論效率大約為59.3%。20世紀40年代,UlrichHütter研究出了用於具有兩片或三片轉子葉片的所有現代自由和高速運行風能轉換器的設計理論基礎(源於其出色的航空知識)[1]。
但是直到20世紀90年代初期當政治結構發生變革時,許多國家才提供用於可再生能源的政府援助。這種政府行為推動了風能渦輪機(WET)的集約化商業發展。越來越多的風力渦輪機和風力發電廠安裝和建立起來;現在首批4.55MW風力渦輪機正處於試驗階段。德國以總裝機容量占全世界39151MW風能中的14609MW而名列前茅,領先於美國、西班牙和丹麥[2]。
風力渦輪機的功率控製
風是空氣團交換的結果,主要由太陽輻射效應形成的局部甚或大麵積溫差而引起。諸如森林、高山和建築等障礙物會產生影響風速持久變化的湍流。風力渦輪機的轉子將風中所含的能量轉換為轉動(動)能,從而驅動發電機產生電流。
fengnengyijiyoucikeyishiyongdeliangyufengsudelifangchengzhengbi。zaiyouzhuanzizhijingerjisuanchudezhuanzimianjihecongliujinggaimianjidefengerchanshengdenengliangzhijianhaicunzaizheyigejiandandexiangguanguanxi。dangfengsuchaochuyigegudingxianzhishi,weilebimianjixiehe/或電氣過載,風能渦輪機必須配有功率控製器。一般來說,發電機的額定功率是一個必須給予關注的閾值電平。
還有一個同樣重要的功率控製原因。為了給電網提供持續的電能,盡管風速每秒都在變化,使發電機以最佳狀態運行還是必要的。
wolunjishiyonggezhonggonglvkongzhi。kongzhichengdukeyitongguozhuanziyepianbeidonghuozhudongshixian。beidongxianzhikeyitongguoyizhongteshuxingzhuangdedanzhuanziyepianershixian。zaiyidingdefengsuxia,shizhuanzizhuandongdeqiliuturanxiaoshi(所謂的失速),轉子也停止轉動(失速控製)。
現在的大型風力渦輪機通常采用主動功率控製係統來調節轉子葉片處於其縱向軸內(節距控製)。通(tong)過(guo)調(tiao)節(jie)與(yu)轉(zhuan)子(zi)平(ping)麵(mian)有(you)關(guan)的(de)葉(ye)片(pian)角(jiao)度(du),可(ke)能(neng)控(kong)製(zhi)的(de)不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)發(fa)電(dian)機(ji)功(gong)率(lv)。在(zai)較(jiao)高(gao)風(feng)速(su)下(xia),轉(zhuan)子(zi)葉(ye)片(pian)可(ke)以(yi)轉(zhuan)子(zi)快(kuai)速(su)停(ting)止(zhi)的(de)方(fang)式(shi)扭(niu)轉(zhuan)。小(xiao)功(gong)率(lv)電(dian)氣(qi)驅(qu)動(dong)器(qi)通(tong)常(chang)用(yong)於(yu)這(zhe)種(zhong)用(yong)途(tu)。在(zai)某(mou)些(xie)逆(ni)變(bian)器(qi)內(nei),小(xiao)型(xing)和(he)PCB安(an)裝(zhuang)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)應(ying)用(yong)非(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)。這(zhe)些(xie)傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi)的(de)一(yi)部(bu)分(fen),因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)反(fan)應(ying)。當(dang)與(yu)發(fa)電(dian)機(ji)的(de)智(zhi)能(neng)功(gong)率(lv)控(kong)製(zhi)同(tong)時(shi)使(shi)用(yong)時(shi),可(ke)以(yi)確(que)保(bao)在(zai)風(feng)能(neng)渦(wo)輪(lun)機(ji)(WET)啟動之後在一個很寬的風速範圍內為電網提供持續功率,直到渦輪機在上限風速時停機為止。
偏航控製
轉子一直與風向垂直很重要。有兩個原因,一是可以確保風流經過最大轉子麵積,因而從風中獲得最多能量;第二個原因是通過確保轉子葉片在每次旋轉中不會來回伸縮,從而避免轉子葉片的非均勻負載。
shangyongdaxingfengliwolunjitongchangchengweiyingfengji,jizhuanzimianduitaqianmiandefeng,danzheshiyigebuwendingdezhuangtai。yinci,zhengliuzhaohezhuanzibixutongguodiandongjidezuoyongjijidizhuandaofengdefangxiang。ciwai,zhidongqihaikeyongyuquebaozhengliuzhaobuhuiyouyufengxiangxiaodeduanshijiangaibianerfashengniuzhuan。weileduiqudongqijinxingzuijiadingwei,gegezhuanhuanqineidechuanganqiduidianliujinxinglianxuceliang。dianlukongzhiqidezhilianghefanyingshijianzuizhongyoudianliuchuanganqideshejihexingnengerqueding。zhejiushijuyouxiaodianliuedingzhidebihuandianliuchuanganqiyingyongzaizhezhongchanghedeyuanyin。
chulejuyoujihaodexianxingduyijiyincidejihaojingqueduzhiwai,bihuandianliuchuanganqibenshenhaijuyougaodaikuanyijikuaisudefanyingshijiandengyoudian。bihuandianliuchuanganqideyuanlizai[3]中予以描述。
下(xia)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)是(shi)從(cong)風(feng)中(zhong)獲(huo)得(de)電(dian)能(neng)並(bing)將(jiang)其(qi)送(song)進(jin)主(zhu)網(wang)。風(feng)力(li)渦(wo)輪(lun)機(ji)製(zhi)造(zao)商(shang)已(yi)經(jing)開(kai)發(fa)了(le)用(yong)於(yu)該(gai)種(zhong)用(yong)途(tu)的(de)具(ju)有(you)競(jing)爭(zheng)力(li)的(de)係(xi)統(tong)。實(shi)際(ji)上(shang),每(mei)台(tai)風(feng)力(li)渦(wo)輪(lun)機(ji)都(dou)配(pei)有(you)一(yi)台(tai)異(yi)步(bu)發(fa)電(dian)機(ji)或(huo)一(yi)台(tai)同(tong)步(bu)發(fa)電(dian)機(ji)。
異步發電機和電網耦合
典型“丹麥概念”描述了一種風力渦輪機,這種風力渦輪機包括一個具有三片轉子葉片的失速控製轉子、一個變速箱、一台配有鼠籠式轉子的極切換異步發電機和一個直接主網耦合器。直接電網耦合器產生一個在超同步滑動區域具有幾近恒定運行速度的“恒速”xitong。zhuanzisudukeyitongguohuadongkongzhizaiyigexiazhaidefanweineitiaojie,huoshitongguoqiehuanfadianjidejixingzaiyigejiaokuandefanweineitiaojie。biansuxiangshizhuanzixuanzhuanyufadianjisuduxiangshiying。shebeixuyaodianwangtigongdonglilaizhubuchanshengxuanzhuancichang。weileduizaifadianjiyudianwangouheshisuochanshengdelangyongdianliujinxingxianzhi,zaiqidongguochengzhongzaifadianjihedianwangzhijiancaiyongruanqidongqi。zhezhongzhijiedianwangouhefangfayouyumouxiejishuquexianerbuzaiyongyudaxingfengliwolunji(如通過用於功率調整的切換動作在電網連接處的補償過程)。
雙饋感應發電機
現在大多數的風力渦輪機都使用一種經過修正的“丹麥概念”,zaizhezhonggainianzhong,yitaishuangkuiyibujiqizuoweifadianji。dingzidepinlvhedianyayuzhuwangjinmiouhe。huadonghuanzhuanzitongguoteshunibianqiyudianwangxiangouhe,nibianqibixunenggoujiangnengliangxiangjiqichuansongyijixiangdianwangchuansong。gainibianqizhixuyaozhidinghuadonggonglv,zhegegonglvtongchangjinweifadianjiedinggonglvde20%。以這種方式設計的風力渦輪機是一個從次同步直到超同步範圍的變速係統。兩台完全相同的配有直流鏈的脈衝控製IGBT逆ni變bian器qi用yong作zuo轉zhuan換huan器qi。不bu管guan在zai哪na個ge能neng量liang輸shu送song方fang向xiang上shang,其qi中zhong一yi台tai轉zhuan換huan器qi都dou會hui用yong作zuo整zheng流liu器qi而er另ling外wai一yi台tai用yong作zuo逆ni變bian器qi,反fan之zhi亦yi然ran。為wei了le控kong製zhi電dian網wang功gong率lv,除chu了le直zhi流liu鏈lian電dian壓ya之zhi外wai,還hai需xu要yao進jin行xing精jing確que而er快kuai速su的de電dian流liu檢jian測ce。
同步發電機和電網耦合
yishangsuomiaoshudeliangzhonggainiandoushiyongyigebiansuxianglaishixiangduimansudezhuanzixuanzhuanyufadianjidesuduxiangshiying。shichangshanghuodechenggongdeyigebutonggainianshiyongyitaitongbufadianjilaitigongyitaibiansufengnengwolunji。youyubiansuxiangzishendejixiesunshihewuxuzaijinxingshenrudeweihubaoyang,zhuanzixuanzhuanyufadianjisududeshiyingzhiyoutongguodizhuanzisudulaishixian。yinci,yizhongjuyouduogejidiandesuoweihuanfadianjishebeideyiyingyong。
同步發電機一個至關重要的優點是能夠根據磁場/勵磁控製器的控製提供感性或容性無功功率(甚至零)。
zhuwangouhetongguozhidingyongyushusongzonggonglvdemaichongzhuanhuanqilaijinxing。duiyuzhexieyingyong,dongtaibihuandianliuchuanganqikeyongyuzhengliuqihenibianqi。duiyucucaohuanjing,haiketigongfengzhuangxingchuanganqi。
通過應用閉環原理,可實現一種快速反應傳感器,從而為逆變器內的功率半導體器件提供短路保護-對於維護困難而費用又昂貴的近海區風能渦輪機來說,這一優點不可估量。

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