31.4 : Устойчивость в переходном режиме и управление системой

В развивающейся области ветроэнергетики включение моделей ветровых турбин в анализ переходной устойчивости имеет важное значение. В качестве основных моделей используются индукционные и синхронные машины, причём индукционные машины преобладают из-за своей простоты и надёжности.

Асинхронные машины взаимодействуют посредством вращающегося магнитного поля, создаваемого статором и ротором. Ключевым параметром является скольжение, которое представляет собой разницу между синхронной скоростью и скоростью ротора относительно синхронной скорости. Скольжение равно нулю при синхронной скорости, положительно при движении и отрицательно при генерации. Механическая динамика включает в себя постоянную инерции (H) и разницу крутящего момента (T_m−T_e).

Упрощенная электрическая модель для одноклеточной индукционной машины представляет эквивалентное напряжение за сопротивлением статора и переходным реактивным сопротивлением. Ключевые параметры включают постоянную времени разомкнутой цепи для ротора и синхронное реактивное сопротивление, полученное из реактивного сопротивления утечки и реактивного сопротивления намагничивания.

Электрический крутящий момент и активная мощность на клеммах определяются внутренними напряжениями и токами машины. Индукционные машины обычно потребляют реактивную мощность, которая обозначается отрицательным значением.

Модели ветряных турбин бывают четырех различных типов:

Тип 1 и Тип 2: Эти модели используют индукционные генераторы. Тип 1 имеет фиксированное сопротивление ротора, тогда как Тип 2 использует переменное сопротивление ротора для лучшего управления, влияя на постоянную времени машины и выходную мощность.

Тип 3 и Тип 4: Эти усовершенствованные модели (асинхронные генераторы с двойным питанием и системы полного преобразователя) позволяют контролировать как активную, так и реактивную мощность. Тип 3 использует преобразователи для управления током ротора, обеспечивая широкий диапазон скоростей. Тип 4 отсоединяет генератор от сети, предлагая гибкое управление и устраняя механическую связь с динамикой турбины.

Понимание моделей ветровых турбин включает анализ взаимодействия электрических и механических компонентов для точного анализа устойчивости.