Un générateur à induction à double alimentation, comme son nom l'indique, est un générateur à induction triphasé où les enroulements du rotor et du stator sont alimentés par un signal CA triphasé. Il se compose d'enroulements multiphasés placés à la fois sur les corps du rotor et du stator. Il se compose également d'un ensemble de bagues collectrices multiphases pour transférer la puissance au rotor. Il est généralement utilisé pour produire de l'électricité dans les générateurs d'éoliennes.
Avant d'aller plus en détail sur un générateur à induction à double alimentation utilisé dans les générateurs d'éoliennes, laissez-nous avoir une brève idée de la production d'électricité à l'aide de l'énergie éolienne.
Comme nous le savons déjà, l'énergie éolienne est récemment l'une des sources d'énergie renouvelables les plus utilisées. Les grandes turbines tournent en fonction du souffle du vent et, en conséquence, de l'électricité est produite. Généralement, les générateurs d'éoliennes fonctionnent dans une plage de vitesse du vent comprise entre la vitesse de coupure (vitesse minimale du vent requise pour que le générateur se connecte au réseau électrique) et la vitesse de coupure (vitesse maximale du vent requise pour que le générateur se déconnecte du réseau électrique. ).
4 types de générateurs d'éoliennes:
- Type 1: Il se compose d'un générateur d'induction à cage d'écureuil connecté directement au réseau électrique. Il est utilisé pour une petite plage de vitesse du vent.
- Type 2: Il se compose d'un convertisseur AC-DC-AC en plus du générateur à induction avant d'être connecté au réseau électrique.
- Type 3: Il se compose d'un générateur d'induction à rotor bobiné connecté directement au réseau, où la vitesse des rotors est réglée à l'aide d'un rhéostat.
- Type 4: Il se compose d'un générateur à induction à double alimentation connecté directement au réseau, où la vitesse du rotor est ajustée à l'aide de convertisseurs dos à dos.
Introduction de base à la production d'électricité à partir de l'énergie éolienne à l'aide d'un générateur à induction à double alimentation.
Le DFIG se compose d'un rotor bobiné triphasé et d'un stator bobiné triphasé. Le rotor est alimenté par un signal CA triphasé qui induit un courant alternatif dans les enroulements du rotor. Lorsque les éoliennes tournent, elles exercent une force mécanique sur le rotor, le faisant tourner. Lorsque le rotor tourne, le champ magnétique produit en raison du courant alternatif tourne également à une vitesse proportionnelle à la fréquence du signal alternatif appliqué aux enroulements du rotor. En conséquence, un flux magnétique en rotation constante traverse les enroulements du stator, ce qui provoque l'induction d'un courant alternatif dans l'enroulement du stator. Ainsi, la vitesse de rotation du champ magnétique du stator dépend de la vitesse du rotor ainsi que de la fréquence du courant alternatif fourni aux enroulements du rotor.
La condition de base pour la production d'électricité utilisant l'énergie éolienne est de produire un signal alternatif de fréquence constante quelle que soit la vitesse du vent. En d'autres termes, la fréquence du signal alternatif généré à travers le stator doit être constante quelles que soient les variations de vitesse du rotor. Pour ce faire, la fréquence du signal alternatif appliqué aux enroulements du rotor doit être ajustée.
Un système de production d'énergie éolienne utilisant un générateur à induction à double alimentation
La fréquence du signal alternatif du rotor augmente à mesure que la vitesse du rotor diminue et est de polarité positive et vice versa. Ainsi, la fréquence du signal du rotor doit être ajustée de telle sorte que la fréquence du signal du stator soit égale à la fréquence de ligne du réseau. Cela se fait en ajustant la séquence de phase des enroulements du rotor de telle sorte que le champ magnétique du rotor soit dans le même sens que le rotor du générateur (en cas de diminution de la vitesse du rotor) ou dans le sens opposé au rotor du générateur (en cas d'augmentation de la vitesse du rotor). ).
L'ensemble du système se compose de deux convertisseurs dos à dos - un convertisseur côté machine et un convertisseur côté réseau, connectés dans la boucle de rétroaction du système. Le convertisseur côté machine est utilisé pour contrôler les puissances active et réactive en contrôlant les composants d-q du rotor ainsi que le couple et la vitesse de la machine. Le convertisseur côté réseau est utilisé pour maintenir une tension de liaison continue constante et assure le fonctionnement du facteur de puissance unitaire en rendant la puissance réactive tirée du réseau électrique public à zéro. Un condensateur est connecté entre les deux convertisseurs de sorte qu'il joue le rôle d'unité de stockage d'énergie. Cet agencement dos à dos fournit une sortie de tension fixe à fréquence fixe indépendamment de la fréquence variable, sortie de tension variable du générateur. Les autres applications des générateurs à induction sont les systèmes de stockage d'énergie à volant d'inertie, les centrales électriques à accumulation par pompage, les convertisseurs de puissance alimentant un réseau électrique ferroviaire à partir du réseau public où la fréquence est fixe.
Un peu de connaissances sur l'ensemble du système de production d'énergie éolienne
L'ensemble du système comprend les composants suivants:
Le principe de fonctionnement d'un générateur à induction à double alimentation
- Une éolienne: L'éolienne est généralement un ventilateur composé de 3 pales qui tournent lorsque le vent la frappe. L'axe de rotation doit être aligné avec la direction du vent.
- Boîte de vitesses: C'est un système mécanique de haute précision qui utilise une méthode mécanique pour convertir l'énergie d'un appareil à un autre.
- Générateur d'induction à double alimentation: C'est un générateur électrique utilisé pour convertir l'énergie mécanique en énergie électrique qui se présente sous forme de fréquence variable.
- Convertisseur côté réseau: Il s'agit d'un circuit convertisseur CA-CC utilisé pour fournir une tension CC régulée à l'onduleur. Il est utilisé pour maintenir une tension de circuit intermédiaire constante.
- Convertisseur côté rotor: C'est un onduleur DC-AC qui est utilisé pour fournir une tension alternative contrôlée au rotor.
5 raisons pour lesquelles la production d'énergie éolienne utilisant un moteur à induction à double alimentation est préférée
- Signal de sortie à fréquence constante vers le réseau indépendamment de la vitesse variable du rotor.
- Faible puissance nominale requise pour les appareils électroniques de puissance et donc faible coût du système de contrôle.
- Le facteur de puissance est contrôlé, c'est-à-dire maintenu à l'unité.
- Production d'énergie électrique à faible vitesse du vent.
- Le convertisseur électronique de puissance doit gérer la fraction de la charge totale, c'est-à-dire 20-30%, et le coût de ce convertisseur est également faible que dans le cas des autres types de générateurs.
Quelque chose à penser!
Tout ce que j'ai donné est une introduction de base sur la production d'énergie éolienne à l'aide d'un générateur à induction à double alimentation. Ensuite, donnez votre avis sur les différentes techniques de contrôle pour contrôler le signal alternatif envoyé au rotor.
Crédits image: Un système de production d'énergie éolienne utilisant un générateur à induction à double alimentation de Labvolt
