Comparação entre gerador assíncrono e gerador síncrono
Na Alemanha, a primeira energia eólica de grande porte e velocidade variável (3 MW, diâmetro do rotor até 10 m) nasceu em 1980, mas o projeto não teve muito sucesso devido a problemas mecânicos. Naquela época, o custo dos dispositivos de energia era bastante alto. Portanto, os equipamentos de geração de energia eólica usavam freqüentemente um gerador assíncrono de alimentação dupla com pequeno deslizamento para economizar o custo do conversor.
A velocidade variável de 750kw ou ainda maior equipamento de energia eólica que foi realmente usado para operação comercial nasceu na Dinamarca e na Alemanha em 1995.
A Dennis Equipment Factory começou a projetar equipamentos de energia eólica de velocidade constante. Isto é principalmente devido ao fato de que a velocidade do vento da Dinamarca é relativamente estável em comparação com a Alemanha. No entanto, para turbinas eólicas acima de 1 MW, elas também adotaram um esquema de mudança devido ao problema do projeto da caixa de engrenagens. Mas no início, a fábrica de equipamentos de Dennis ainda usava pequenos deslizamentos, então o sistema duplamente alimentado é mais econômico.
Em 1988, a primeira usina eólica de 50 kW foi equipada com um gerador síncrono e um conversor de tiristores de seis pulsos. Mais tarde, um conversor de 12 pulsos foi usado, mas devido à distorção harmônica, esta técnica não durou. O sistema assíncrono de alimentação dupla de 750 kW começou em 1993, onde o anel deslizante tem sido problemático. Os geradores produzidos por uma grande empresa australiana também foram modificados cinco vezes, mas o tempo de funcionamento ainda é inferior a dois meses. Um ano depois, eles abandonaram o sistema assíncrono alimentado duplamente e substituíram o gerador assíncrono por um gerador síncrono. Descobrimos que, uma vez que a estrutura do sistema síncrono se torna mais simples, o custo do conversor do sistema síncrono não é maior do que o do sistema assíncrono alimentado duplamente.
Na Figura 1, podemos ver o circuito do sistema: gerador síncrono, ponte retificadora de diodos, booster conectado ao barramento CC e um conversor IGBT.
Na Figura 2, podemos ver: um gerador assíncrono com um anel coletor, uma ponte retificadora IGBT, um barramento CC e um conversor IGBT. Algumas empresas usam o sistema.
Outra vantagem do conversor do lado da rede são as características do conversor quando a tensão da rede muda muito rapidamente.
O sistema duplamente alimentado funciona bem quando a tensão e a frequência da rede são estáveis. Ao usar o sistema de alimentação dupla, quando a tensão da rede muda repentinamente de 100% para 60%, a corrente IGBT do lado do gerador aumentará para 4 vezes a corrente nominal, e o torque do eixo do gerador também aumentará para 4 vezes o torque nominal. Neste momento, a caixa de velocidades será destruída. Se você não quiser usar IGBTs muito grandes e quiser evitar que todo o sistema seja danificado durante a sobretensão, é necessário usar um shunt no lado do gerador. Em aplicações de energia eólica, devemos considerar a vida útil do IGBT. Para melhorar a confiabilidade dos acionadores de energia eólica, os IGBTs devem ter alta capacidade de ciclo de trabalho. Nesta aplicação, a tecnologia SKIIP (sem substrato de cobre, tecnologia de crimpagem) é muito popular, na indústria de energia eólica, a SEMIKRON domina.
