РОБОТА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ВІТРОУСТАНОВКИ ЗІ ЗБУДЖЕННЯМ ВІД ПОСТІЙНИХ МАГНІТІВ НА МЕРЕЖУ

Abstract

У вітроенергетиці широке застосування отримали генератори різноманітних конструкцій: постійного струму, асинхронні, синхронні з електромагнітним збудженням. Останнім часом набуває розповсюдження застосування синхронних генераторів зі збудженням від постійних магнітів, зокрема генераторів мегаватної потужності. Застосування постійних магнітів в системі збудження генераторів дає змогу виключити втрати на збудження та ковзкі контакти, спростити конструкцію, підвищити ККД та надійність генераторів. Проте в таких генераторах, на відміну від синхронних з електромагнітним збудженням, відсутня можливість регулювання вихідних параметрів генератора за рахунок зміни його збудження. Тому стабілізація вихідних параметрів генераторів даної конструкції, особливо при їх роботі на мережу, постає вкрай актуальною задачею. Ця задача потребує вирішення питань регулювання параметрів генератора з використанням електронних схем (інверторів), з урахуванням безперервної зміни швидкості вітру, частоти обертання генератора та відповідної  зміни його параметрів. У статті продемонстровано параметри та умови, виконання яких є обов’язковим при паралельній роботі генератора та мережі, а також відзначено негативні наслідки помилкового фазування генератора та мережі. У разі обертання ротора генератора вітроколесом, безперервно змінюється кут Ѳ між ЕРС генератора і напругою мережі, в процесі чого змінюється електромагнітна потужність та момент генератора. Якщо швидкість ротора вища, ніж синхронна швидкість, кут Ѳ постійно зростає й машина почергово переходить з режиму генератора у двигунний, і навпаки. У двигунному режимі електромагнітний момент змінює свій знак та діє на ротор у напрямку його обертання, оскільки є двигунним. При куті Ѳ > π/2 генератор може випасти з синхронізму, тобто відбувається складний перехідний процес, який визначає вимоги до електронної схеми, увімкненої між генератором і мережею. В статті наведено варіант зазначеної схеми, яка складається з декількох блоків, та проаналізовано їх взаємозв’язок. Тож можна зробити висновок про можливість стабілізації вихідних параметрів вітроустановок зі збудженням від постійних магнітів відповідно до вимог мережі.