31.4 : Geçici Kararlılık ve Sistem Kontrolleri

Büyüyen rüzgar enerjisi alanında, rüzgar türbini modellerinin geçici kararlılık analizine dahil edilmesi çok önemlidir. İndüksiyon ve senkron makineler, basitlikleri ve güvenilirlikleri nedeniyle yaygın olan indüksiyon makineleri ile kullanılan birincil modellerdir.

İndüksiyon makineleri, stator ve rotor tarafından üretilen dönen manyetik alan aracılığıyla etkileşime girer. Ana parametre, senkron hıza göre senkron hız ile rotor hızı arasındaki fark olan kaymadır. Kayma, senkron hızda sıfırdır, motor çalışırken pozitiftir ve üretirken negatiftir. Mekanik dinamikler, eylemsizlik sabitini (H) ve tork farkını (T_m−T_e) içerir.

Tek kafesli bir endüksiyon makinesi için basitleştirilmiş bir elektrik modeli, stator direnci ve geçici reaktansın ardındaki eşdeğer voltajı temsil eder. Ana parametreler, rotor için açık devre zaman sabitini ve kaçak reaktans ve mıknatıslanma reaktansından türetilen senkron reaktansı içerir.

Elektriksel tork ve terminal gerçek güç enjeksiyonu, makinenin iç gerilimleri ve akımları tarafından belirlenir. İndüksiyon makineleri genellikle negatif bir değerle gösterilen reaktif güç tüketir.

Rüzgar Türbini Modelleri dört farklı tiptedir:

Tip 1 ve Tip 2: Bu modeller indüksiyon jeneratörleri kullanır. Tip 1 sabit rotor direncine sahipken, Tip 2 daha iyi kontrol için makinenin zaman sabitini ve güç çıkışını etkileyen değişken rotor direnci kullanır.

Tip 3 ve Tip 4: Bu gelişmiş modeller (Çift Beslemeli Asenkron Jeneratörler ve Tam Dönüştürücü Sistemleri) hem gerçek hem de reaktif gücün kontrolüne izin verir. Tip 3, geniş bir hız aralığı sağlayarak rotor akımı kontrolü için dönüştürücüler kullanır. Tip 4, jeneratörü şebekeden ayırarak esnek kontrol sunar ve türbin dinamikleriyle mekanik bağlantıyı ortadan kaldırır.

Rüzgar türbini makine modellerini anlamak, doğru kararlılık analizi için elektriksel ve mekanik bileşenlerin etkileşimini analiz etmeyi içerir.