Принцип работы асинхронного генератора двойного питания

У асинхронного генератора двойного питания такой же статор, как и у стандартного асинхронного генератора, однако вместо обычного ротора используется фазный ротор. Обмотки фазного ротора соединены с распределительной коробкой при помощи токособирательных колец ротора и карбоновых щеток. Таким образом, обмотки ротора могут быть доступны снаружи.

Становится возможным использование отдельного питание обмоток ротора и статора (двойное питание). Ротор не присоединен прямо к сети, он питается через инвертор. При использовании инвертора питание ротора может быть контролировано.

Рис. 5. Функциональная схема МДП.

Принципы асинхронного генератора двойного питания так же как система с меняющимися скоростями применяются ВЭУ. Это позволило использовать характерные принципы асинхронной машины двойного питания с отдельным питанием статора и ротора от двух трехфазных систем, независимых друг от друга.

С применением основного принципа асинхронных генераторов с прямым соединением к линии части генерируемой мощности, мощность скольжения не используется. Эта неиспользуемая мощность, генерируемая в роторе, но не передаваемая, становится доступной для применения в сети через асинхронный генератор двойного питания. Также питание ротора возможно из сети через инвертор. Таким образом, инвертор будет контролировать ток в роторе и будет возможно регулировать активную и реактивную мощность, а также при желании коэффициент мощности (cosϕ).

Контроль коэффициента мощности осуществляется благодаря накладыванию частоты ротора и рабочей частоты инвертора. Полученная частота, поступившая в сеть, оставляет константу неизменной по отношению к скорости ротора. Это означает, что скорость ротора может меняться в диапазоне ± 30%. Таким образом, может быть использована скорость, максимально зависимая от мощности ВЭУ при изменении скоростей ветра.

Инвертор находится между ротором и точкой присоединения к сети. Статор непосредственно соединен с сетью. По этой причине только часть мощности передается через инвертор (около 35%) и инвертор не должен быть рассчитан для всей мощности генератора. Таким образом, достигается снижение затрат, в сравнении с системами прямого инвертора и синхронного генератора.

Асинхронный генератор двойного питания сочетает в себе преимущества синхронной и асинхронной машины:

- Работа на разных скоростях,

- Раздельный контроль активной и реактивной мощности.

Используя принцип двойного питания, генератор может непрерывно управляться как при субсинхронной, так и при сверхсинхронной скорости.

Субсинхронная работа: сдвиг s > 0 – работа двигателя и генератора (потребление реактивной мощности)

Сверхсинхронная работа: сдвиг s < 0 – работа двигателя и генератора (выделение реактивной мощности)

При сравнении потока энергии двух систем преимущество асинхронного генератора двойного питания по отношению к конвертированной мощности становится очевидным.

Рис. 6. Сравнение потоков энергии.

Благодаря своему дизайну, трехфазный асинхронный генератор является надежным и требует минимального обслуживания. Это большое преимущество этой технологии. Кроме того, это стандартно производимый доступный и дешевый двигатель или генератор.

Асинхронный генератор двойного питания имеет большое количество технических преимуществ в сравнении со стандартной асинхронной машиной. Однако при планировании системы необходимо учитывать высокую стоимость генератора и инвертора.

Использование асинхронного генератора двойного питания в ВЭУ большой мощности является компромиссом с экономической и технической точки зрения. Асинхронные генераторы двойного питания уже использовались на различных ВЭС.