Menghasilkan Listrik dari Generator Turbin Angin dengan Induksi Doubly Fed
Sebuah generator Induksi Doubly Fed seperti namanya adalah generator induksi 3 phase di mana gulungan rotor dan stator diumpankan dengan sinyal AC 3 phase. Ini terdiri dari belitan multi-phase yang ditempatkan pada rotor dan stator. Ini juga terdiri dari rakitan slip ring multiphase untuk mentransfer daya ke rotor. Ini biasanya digunakan untuk menghasilkan listrik di generator turbin angin.
Sebelum menuju ke detail lebih lanjut tentang Generator Induksi Doubly Fed yang digunakan dalam generator turbin angin, mari kita buat ide singkat tentang pembangkit listrik menggunakan energi angin.
Seperti yang sudah kita ketahui, energi angin baru-baru ini adalah salah satu sumber energi terbarukan yang paling banyak digunakan. Turbin besar dibuat untuk berputar sesuai dengan tiupan angin dan itu akan menghasilkan listrik.
Umumnya generator turbin angin bekerja dalam kisaran kecepatan angin antara kecepatan potong (kecepatan angin minimum yang diperlukan untuk generator untuk terhubung ke jaringan listrik) dan kecepatan potong (kecepatan angin maksimum yang diperlukan untuk generator untuk memutuskan sambungan dari jaringan listrik)).
Ketika rotor berputar, medan magnet yang dihasilkan karena arus AC juga berputar pada kecepatan yang sebanding dengan frekuensi sinyal AC yang diterapkan pada belitan rotor.
Sebagai akibatnya, fluks magnet yang berputar secara konstan melewati belitan stator yang menyebabkan induksi arus AC pada belitan stator. Dengan demikian kecepatan rotasi medan magnet stator tergantung pada kecepatan rotor serta frekuensi arus AC yang diumpankan ke belitan rotor.
Persyaratan dasar untuk pembangkit listrik menggunakan energi angin adalah untuk menghasilkan sinyal AC frekuensi konstan terlepas dari kecepatan angin. Dengan kata lain frekuensi sinyal AC yang dihasilkan melintasi stator harus konstan terlepas dari variasi kecepatan rotor. Untuk mencapai hal ini, frekuensi sinyal AC yang diterapkan pada belitan rotor perlu disesuaikan.
Frekuensi sinyal AC rotor meningkat ketika kecepatan rotor berkurang dan memiliki polaritas positif dan sebaliknya. Dengan demikian frekuensi sinyal rotor harus disesuaikan sehingga frekuensi sinyal stator sama dengan frekuensi garis jaringan.
Hal ini dilakukan dengan menyesuaikan urutan phase dari belitan rotor sedemikian rupa sehingga medan magnet rotor berada pada arah yang sama dengan rotor generator (dalam hal penurunan kecepatan rotor) atau dalam arah yang berlawanan dengan generator rotor (dalam hal meningkatkan kecepatan rotor ).
Seluruh sistem terdiri dari dua konverter back to back - konverter sisi mesin dan konverter sisi grid, yang terhubung dalam loop umpan balik sistem. Konverter sisi mesin digunakan untuk mengontrol daya aktif dan reaktif dengan mengendalikan komponen d-q rotor dan juga torsi dan kecepatan mesin. Konverter sisi grid digunakan untuk mempertahankan tegangan tautan DC konstan dan memastikan operasi faktor daya kesatuan dengan membuat daya reaktif ditarik dari grid utilitas ke nol.
Kapasitor terhubung antara dua konverter sehingga berfungsi sebagai unit penyimpanan energi. Pengaturan back to back ini menghasilkan output frekuensi tetap tegangan tetap terlepas dari frekuensi variabel, output tegangan variabel generator. Aplikasi lain dari generator induksi adalah sistem penyimpanan energi flywheel,
Sebelum menuju ke detail lebih lanjut tentang Generator Induksi Doubly Fed yang digunakan dalam generator turbin angin, mari kita buat ide singkat tentang pembangkit listrik menggunakan energi angin.
Seperti yang sudah kita ketahui, energi angin baru-baru ini adalah salah satu sumber energi terbarukan yang paling banyak digunakan. Turbin besar dibuat untuk berputar sesuai dengan tiupan angin dan itu akan menghasilkan listrik.
Umumnya generator turbin angin bekerja dalam kisaran kecepatan angin antara kecepatan potong (kecepatan angin minimum yang diperlukan untuk generator untuk terhubung ke jaringan listrik) dan kecepatan potong (kecepatan angin maksimum yang diperlukan untuk generator untuk memutuskan sambungan dari jaringan listrik)).
4 Jenis Generator Turbin Angin
- Tipe 1 : Terdiri dari generator induksi sangkar tupai yang terhubung langsung ke jaringan listrik. Ini digunakan untuk kisaran kecil kecepatan angin.
- Tipe 2 : Terdiri dari konverter AC-DC-AC sebagai tambahan pada generator induksi sebelum dihubungkan ke jaringan listrik.
- Tipe 3 : Terdiri dari generator induksi rotor wound yang terhubung langsung ke jaringan, di mana kecepatan rotor disesuaikan menggunakan Rheostat.
- Tipe 4 : Terdiri dari Generator Induksi Doubly Fed yang terhubung langsung ke jaringan, di mana kecepatan rotor disesuaikan menggunakan konverter back to back.
Intruksi Dasar Pembangkit Listrik Energi Angin menggunakan Generator Induksi Double Fed
DFIG (Double Fed Induction Generator) terdiri dari rotor wound 3 phase dan stator wound 3 phase. Rotor diumpankan dengan sinyal AC 3 phase yang menginduksi arus AC di belitan rotor. Ketika turbin angin berputar, mereka mengerahkan kekuatan mekanik pada rotor, menyebabkannya berputar.Ketika rotor berputar, medan magnet yang dihasilkan karena arus AC juga berputar pada kecepatan yang sebanding dengan frekuensi sinyal AC yang diterapkan pada belitan rotor.
Sebagai akibatnya, fluks magnet yang berputar secara konstan melewati belitan stator yang menyebabkan induksi arus AC pada belitan stator. Dengan demikian kecepatan rotasi medan magnet stator tergantung pada kecepatan rotor serta frekuensi arus AC yang diumpankan ke belitan rotor.
Persyaratan dasar untuk pembangkit listrik menggunakan energi angin adalah untuk menghasilkan sinyal AC frekuensi konstan terlepas dari kecepatan angin. Dengan kata lain frekuensi sinyal AC yang dihasilkan melintasi stator harus konstan terlepas dari variasi kecepatan rotor. Untuk mencapai hal ini, frekuensi sinyal AC yang diterapkan pada belitan rotor perlu disesuaikan.
Frekuensi sinyal AC rotor meningkat ketika kecepatan rotor berkurang dan memiliki polaritas positif dan sebaliknya. Dengan demikian frekuensi sinyal rotor harus disesuaikan sehingga frekuensi sinyal stator sama dengan frekuensi garis jaringan.
Hal ini dilakukan dengan menyesuaikan urutan phase dari belitan rotor sedemikian rupa sehingga medan magnet rotor berada pada arah yang sama dengan rotor generator (dalam hal penurunan kecepatan rotor) atau dalam arah yang berlawanan dengan generator rotor (dalam hal meningkatkan kecepatan rotor ).
Seluruh sistem terdiri dari dua konverter back to back - konverter sisi mesin dan konverter sisi grid, yang terhubung dalam loop umpan balik sistem. Konverter sisi mesin digunakan untuk mengontrol daya aktif dan reaktif dengan mengendalikan komponen d-q rotor dan juga torsi dan kecepatan mesin. Konverter sisi grid digunakan untuk mempertahankan tegangan tautan DC konstan dan memastikan operasi faktor daya kesatuan dengan membuat daya reaktif ditarik dari grid utilitas ke nol.
Kapasitor terhubung antara dua konverter sehingga berfungsi sebagai unit penyimpanan energi. Pengaturan back to back ini menghasilkan output frekuensi tetap tegangan tetap terlepas dari frekuensi variabel, output tegangan variabel generator. Aplikasi lain dari generator induksi adalah sistem penyimpanan energi flywheel,
Sedikit Pengetahuan tentang Seluruh Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Seluruh sistem terdiri dari komponen-komponen berikut:- Turbin Angin: Turbin angin biasanya berupa kipas yang terdiri dari 3 bilah yang berputar ketika angin menerjangnya. Sumbu rotasi harus sejajar dengan arah angin.
- Gear Box: Ini adalah sistem mekanik presisi tinggi yang menggunakan metode mekanis untuk mengubah energi dari satu perangkat ke perangkat lainnya.
- Generator Induksi Doubly Fed : Ini adalah generator listrik yang digunakan untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik yang berbentuk frekuensi variabel.
- Konverter Sisi Grid : Ini adalah rangkaian konverter AC-DC yang digunakan untuk menyediakan tegangan DC yang diatur ke inverter. Digunakan mempertahankan tegangan tautan DC konstan.
- Konverter Sisi Rotor : Ini adalah inverter DC-AC yang digunakan untuk memberikan tegangan AC yang terkendali ke rotor.
5 Alasan mengapa Pembangkit Listrik Tenaga Angin menggunakan Motor Induksi Doubly Fed lebih disukai
- Sinyal output frekuensi konstan ke jaringan terlepas dari kecepatan rotor variabel.
- Peringkat daya rendah diperlukan untuk perangkat elektronik daya dan karenanya sistem kontrol biaya rendah.
- Faktor daya dikendalikan, yaitu dipertahankan pada kesatuan.
- Pembangkit tenaga listrik pada kecepatan angin rendah.
- Konverter daya elektronik harus menangani fraksi dari total beban yaitu, 20-30% dan juga biaya konverter ini lebih rendah daripada generator lainnya.