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电流传感器在风力发电中的作用

    随着矿物燃料供应的可持续发展以及对矿物燃料燃烧生成的温室气体关注和关于减少二氧化碳排放量的协议的制定,可清洁再生的风力发电面临着不断增长的市场需求。从人类成长的早期起,风能就被用作能源。风车将风中所含的能量转化为可用于抽水和打磨的机械能量,随着科学技术的发展,更准确地利用风力能源。风力发电场为了利用优质的风力条件,大多位于山区和近海,现在大规模的风力发电场也开始扩大到离岸的深水地区。根据全球风力委员会的统计,到2017年安装的风力发电装置的容量超过539.5GW,80多个国家通过风力发电向电力网供电。

风力发电.jpg

   风是由太阳的辐射效应形成的。太阳光照射地面形成的局部或大面积的温差,以热膨胀原理热空气变轻上升,冷空气流入,暖空气变冷下落,循环往复形成空气流动,产生风。风力涡轮机的转子将风中所含的能量转换为动能,驱动发电机产生电流。


      风力发电系统的发电及电力转换过程中期风力的效率最大化,获得最高能量的风力涡轮机及变频器是基本装置。一种是风速控制,在现在的大型风力涡轮机中,通常使用动力控制系统调整转子叶片在其长轴内(俯仰控制)。通过调整与转子平面相关的叶片角度,不仅是发电机功率。在高风速下,转子叶片扭转以使转子能够快速停止。为了最佳地控制变频器,在风力涡轮机中,各种规格电流传感器是各变频器必不可少的要素。二是功率变换,变换器是商用单相或工业用的3个分立部件或模块,通过数字信号处理器( DSP )控制可以提供高效率的能量变换。


     为了实现最佳化的系统效率,需要将重要的电流和电压信息反馈给数字信号处理装置( DSP ),进行计算和有效的控制。这些信息有时包括直流线路电流大小、发电机相位电流、逆变输出相位电流、直流线路电压等。这样的需求需要足够的精度和响应速度,需要以高性价比提供开关噪声抑制比和安全绝缘性高的电流电压传感器


    由于基于发电机输出的电压和频率随风速而变化,因此为了维持稳定的直流线路电压,使用直流-直流升压斩波电路,输入的直流电流通过电流传感器反馈调整在追随预先设定的最佳电流基准的涡轮系统的最大功率输出点运转。在与供电网的连接中,通过调整变频器直流电压向电力线供给电流。


 风力涡轮机中电流传感器对电流的控制


 商用大型风力涡轮机(迎风机)转子面向塔前面的风处于不稳定的状态。因此,整流罩和转子必须通过电动机作用向风的方向积极地旋转。另外,制动器也可以用于在风向小短时间内使整流罩不会扭转。为了最佳地定位驱动器,各逆变器内的传感器连续测量电流。 电路控制器的质量和响应时间最终由电流传感器的设计和性能决定。这就是在这种情况下应用电流额定值小闭环电流传感器的理由。闭环电流传感器本身不仅具有线性非常高、精度非常好,而且具有在宽频带获得高速响应时间等优点。


 每台风力涡轮机都配有异步发电机或同步发电机。

            

     许多风力涡轮机使用一台双馈异步机器作为发电机。 定子的频率和电压与主网紧密耦合。滑环转子需要通过特殊的变换器与电网结合,变换器能够将能量传递给设备,传递给电网。该变频器只需指定滑移功率即可,该功率通常只有发电机额定功率的20 %。 这样设计的风力涡轮机是从2次同步到超同步的变速系统。使用具备完全相同直流链的2台脉冲控制IGBT逆变器作为逆变器。无论在哪个能量输送方向上,一个逆变器都作为整流器发挥功能,另外一个逆变器作为逆变器发挥功能,反之亦然。为了控制电力网电力,除了直流链路电压之外,还需要正确且迅速地检测电流传感器。


     由于不需要变速箱本身的机械损失和进一步的维护,因此转子旋转和发电机速度的适应仅通过低转子速度实现。因此,适用具有多个极所谓环形发电机装置。同步发电机一个重要优点是能够根据磁场/励磁控制器的控制提供感应性或容量性的无功功率(进而为零)。 主网的结合是通过指定用于传输总电力的脉冲变换器来进行的。在这些用途中,整流器和逆变器能够使用电流传感器进行正确且高速电流检测。



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