61-SISTEM-DE-CONTROL-AL-MAÅINII-ASINCRONE-CU

7/26/201961-SISTEM-DE-CONTROL-AL-MAINII-ASINCRONE-CU

1/6

SISTEM DE CONTROL AL MAINII ASINCRONE CUROTOR BOBINAT N APLICAII EOLIENE

Lucian Nicolae TUTELEA, Sorin Ioan DEACONU, Gelu OPRIA

CONTROL SYSTEM OF AN WOUND INDUCTIONGENERATOR IN WIND APPLICATIONS

This paper presents a control model of a drive system with woundinduction generator and rotor converter for variable speed wind power station. For design optimization of power and control the simulations are used.

Keywords: renewable energy, wound rotor induction generator, the rotorconverter, control, simulation

Cuvinte cheie: energii regenerabile, generator asincron cu rotor bobinat,convertor rotoric, control, simulare

1. Introducere

Accentuarea crizei energetice datorate instabilitii n rile curezerve mari de petrol determin ndreptarea ateniei ctre surselealternative de producere. Dintre acestea, energiile eolian, a valurilor,solari hidraulicau o nsemntate deosebit.

Dezavantajul major al acestor surse l reprezint caracterulaleatoriu i inconstana, ceea ce poate determina perturbaii serioaseale reelelor la care sunt cuplate generatoarele aferente.

Puterile pe fiecare unitate pot varia de la civa kilowai la 6-8MW. Generatoarele utilizate sunt cele sincrone clasice, sincrone cu

magnei permaneni homopolare sau heteropolare i asincrone curotorul bobinat i cu rotorul n scurtcircuit [1], [2].

423


2/6

Existvariante constructive care funcioneazla turaie fixprinreglaj realizat cu ajutorul turbinei (aparat director i pale rotorice laturbinele hidraulice i unghi pale rotorice la turbinele eoliene) sau laturaie variabil[3], [4].

2. Funcionarea centralelor eoliene la turaie variabil

Avantajul funcionrii centralelor eoliene la turaie variabil lreprezint posibilitatea utilizrii potenialului vntului ntr-un domeniumai larg (att la viteze mici ct i la viteze mari).

n figura 1 se prezint schema de principiu a unei centrale cuturaie variabilcu convertor static statoric. Generatorul poate fi sincronsau asincron cu rotor n scurtcircuit iar convertorul trebuie s aib

puterea nominala generatorului [4], [5].

GAmplifi-cator

CSF BMPCR

K

Reea

Fig. 1 Schema bloc a centralei cu convertor static statoric

Amplificatorul de turaie poate s lipseasc n aplicaiile n caregeneratoarele au un numr mare de perechi de poli i diametrecuprinse ntre 1 i 8 m. Blocul de msur, protecie i conectare lareea (BMPCR) permite sincronizarea cu reeaua i decuplarea de lareea n caz de avarie.

Reea

Cuplaj Generator

Stator

Transformator

Invertor reeaCircuit c.c.

Invertor rotoric

Turbineolian

Cuplaj

Amplificator turaie Rotor

Fig. 2 Schema bloc a centralei cu convertor static rotoric

424


3/6

n figura 2 se prezint o schem de principiu a unei centraleeoliene cu turaie variabilavnd convertor rotoric i generator asincroncu rotor bobinat. Avantajul acestei scheme l reprezintputerea redusa convertorului care nu depete 25 % din puterea generatorului, i deaici i costurile mai reduse [2], [5].

3. Controlul sistemelor cu generator asincron i convertorrotoric

n figura 3 se prezintschema de control cu convertor conectatn rotorul unui generator asincron cu rotor bobinat. Schema esterealizatn Matlab Simulink [1].

Fig.

3 Modelul de control al acionrii

Fig. 4 Modelul generatorului asincron cu rotor bobinat

425


4/6

Fig. 5 Modelul convertorului dinspre main

Fig. 6 Modelul convertorului dinspre reea

n figurile 4, 5 i 6 se detaliaz modelul generatorului, alconvertorului dinspre maini al convertorului dinspre reea.

4. Rezultatele simulrilor

n figura 7 se prezinttensiunea de reea, curentul de intrare nconvertorul dinspre reea, tensiunea de ieire a convertorului dinspre

reea i curentul de ieire n convertorul dinspre reea.

426


5/6

n figura 8 se prezint rezultatele simulrii generatoruluiprezentndu-se tensiunea de linie, curentul statoric, tensiunea rotoric,curentul rotoric i viteza unghiularrotoric.

Fig. 7 Rezultate simulare convertor dinspre reea

Fig. 8 Rezultate simulare generator

427


6/6

428

6. Concluzii

Posibilitatea de simulare a sistemelor complexe ofer mariavantaje. Prin simulare a controlului sistemului se poate deduce careeste strategia optim de conducere a unei centrale eoliene cu turaievariabil, ce probleme pot aprea n timpul funcionrii n cazul apariieiunor defecte sau n cazul unor regimuri de funcionare extreme (vitezredusa vntului sau vitezridicata vntului).

Puterea instalatn centrale eoliene funcionale n Romnia aajuns n 2010 la 468 MW dar soluiile constructive adoptate nu au fostprevzute cu funcionarea la turaie variabil.

BIBLIOGRAFIE

[1] Senjyu, T., Nakaji, T., Uezato, K., Funabashi, A.,A Hybrid Power SystemUsing Alternative Energy Facilities in Isolated Island, IEEE Transaction onEnergy Conversion, vol. 20, no.2, June 2005, pag. 406-414.[2] Schinas, N.A., Vovos, G.B., Giannakopoulos, An Autonomous SystemSupplied Only by a Pitch-Controlled Variable-Speed Wind Turbine, IEEETransaction on Energy Conversion, vol. 22, no.2, June 2007, pag. 325-331.[3] Kim, S.K., Kim, E.S., PSCAD/EMTDC Based Modelling and Analysis of a

Gearless Variable Speed Wind Turbine, IEEE Transaction on EnergyConversion, vol. 22, no.2, June 2007, pag. 421-430.[4] Boldea, I., Variable Speed Generators(Electric Power Engineering Series),CRC Press, 2005, ISBN 0849357152.[5] Deaconu, S.I., Topor, M., Popa, G.N., Sisteme cu turaie variabil de

producere a energiei electrice vnt-diesel sau hidro-diesel pentru consumatoriizolai, Revista de Automatizri i Instrumentaie, nr. 5-6/2009, pag. 18-19.

Conf.Dr.Ing. Lucian Nicolae TUTELEAFacultatea de ElectrotehnicTimioara, Universitatea Politehnica Timioara,

membru AGIR, membru IEEEe-mail: [email protected]

Conf.Dr.Ing. Sorin Ioan DEACONUDirector DIEIIND, Facultatea de Inginerie Hunedoara,Universitatea Politehnica Timioara, membru IEEE,

membru AGIR, membru AAIRe-mail: [email protected]

Dr.Ing. Gelu OPRIAS.C. Inter Metaco Deva, Divizia Proiectare, membru AGIR,

e-mail: [email protected]

Documents

61-SISTEM-DE-CONTROL-AL-MAÅINII-ASINCRONE-CU