מתאמני מתח תלת-פאזה לטורבינות רוח: יציבות פלט

אחת מתכנולוגיות האנרגיה המתחדשת שצומחות בקצב המהיר ביותר היא אנרגיית הרוח; עם זאת, יש לה בעיה יסודית – אי-יכולת לחזות אותה. מתח הפלט של טורבינה רוח משתנה באופן קבוע כתגובה ישירה לשינויים במהירות הרוח, לרוחות חזרה ולטורבולנציה. מצב זה אינו מקובל במערכות מחוברות לרשת, שבהן יש לשמור על המתחים בתוך סיבובים צרים מאוד, וכן במערכת עומסים תעשייתיות עצמאיות שיכולות להיפגע מאירועי מתח יתר או מתח נמוך מדי. ממגני מתח תלת-פאזתיים ממירים את כוח ה-AC הלא יציב שמיוצר על ידי הטורבינה לכוח יציב וניתן לשימוש על ידי ביצוע הדברים הבאים.

היערכות לשינויים מהירים במהירות הרוח

מהירות הרוח יכולה להשתנות במספר מטרים לשנייה תוך שניות; רוחות חזקות (גאסטים) יגרמו לסיבוב מהיר יותר של הטייסן, ובהתאם לכך לעלייה במתח היוצר, או להחלשה פתאומית של הרוח שתגרום לירידת המתח. המתח המשתנה במהירות זו — בטווח של ±15–30 אחוז מהמתח הנומינלי — חורג מהיכולת של רוב הציוד; משאבות, מנועים ומעגלי בקרה עלולים להתנתק או להיכשל, מה שיגרום לאירוע בלתי רצוי. מתאם מתח תלת-פאזי המיועד ליישומים של טורבינות רוח משתמש בטכנולוגיה מהירה של מחברים חשמליים (SCR — תריסטורים) או בטכנולוגיית שינוי נקודות הפעלה באמצעות מנוע סרוו כדי לפקח באופן רציף על מתח הפלט ולשנות את נקודת ההפעלה או את זווית הפעולה בתוך 20–40 מילישניות — מהיר בהרבה מתגובה מכנית של הטורבינה. כאשר מהירות הרוח משתנה בצורה קיצונית, המתאם שומר על מתח הפלט בגבולות של 3–5 אחוז מהמתח המוגדר מראש, ומאפשר הגנה על עומסים רגישים מפני ניתוקים לא רצויים, לשימוש במערכות היברידיות של רוח ודיזל או בטורבינות קטנות המחוברות לרשת.

טיפול בכניסה לא מאוזנת מהאסימטריה של הטורבינה

מחוללים של טורבינות רוח תלת-פאזיות (ובפרט כאלה עם מגנטים קבועים) לא מייצרים בדרך כלל מתח מאוזן באופן מושלם; אי-איזון, שעשוי להגיע ל-5–15% בין הפאזות, נגרם על ידי אסימטריה בלהבים, אי-יישור של ציר הסיבוב (yaw), או חסימה חלקית של הרוטור, וגורם לחימום יתר במנועים תלת-פאזיים, ירידה בכفاءת המרה (רקטיפיקציה) וייצור זרמים הרמוניות. רגולטור מתח תלת-פאזי מספק פיקוח עצמאי על כל פאזה; המערכת מרגולט את שלוש הפאזות בנפרד, ומבטלת את אי-האיזון על ידי הגברת או הורדת המתח בכל קו בנפרד. אי-איזון של 5–15% יכול להשתפר ל-1–2% במוצא הרגולטור. עבור טורבינות רוח שמייצרות חשמל למשתמשי סיום תלת-פאזיים, כגון משאבות מים, מדחסים או מטעני סוללות, לא רצוי שאי-האיזון הזה יגיע למשתמש הסופי ויגרום לפגיעות או לקיטון ביעילות הציוד. שיפור באיכות החשמל (Power Quality Factor) הוא ערך שמתבקש יותר ויותר בתקנות רשת החשמל.

הגנה מפני אירועים של מהירות יתר ומתח יתר

במצבים של סופה, כאשר מהירות הרוח עולה מעל הערך המדורג, מתח המחולל עלול לזרום לרמה גבוהה בהרבה מערכו הנקוב – לעתים קרובות עד 130–150% מהמתח המדורג. אם רמה זו של מתח נמשכת לאורך זמן, היא פוגעת בבידוד החשמלי, גורמת לחימום יתר בטרנספורמטורים ומביאה להרס של עומסים אלקטרוניים רגישים כגון מנועי תדר משתנה (VFD) או ממירים. רגולטור מתח תלת-פאזי ישלוט במצבים של מתח יתר הנגרמים על ידי מהירות סיבוב יתר על ידי הגבלת הפלט. במהלך אירוע כזה, מודד המתח הקלט; כאשר הוא עולה על הגבולות שנקבעו מראש (לרוב 110–115% מהמתח הנקוב), הפלט מורד לערך נמוך יותר של טאפ, או במקרה הקיצוני ביותר – מנותק מהעומס באמצעות מגע עקיפתי פנימי. חלק מהיחידות משלחות אות לפקד תחנת הטורבינה כדי ליישם בלימת טורבינה או בקרת זווית ההטיה, ובכך מונעים כשל קטסטרופלי של הציוד בתנאי סופה או במקרה שלא ניתן לפלוט את הספק, למשל עקב תקלה ברשת.

החלקה של הפלט לטעינת סוללה ולקלט המומר

עבור יישומים מחוץ לרשת, מערך סוללות נטען לרוב מטורבינת הרוח או שהזרם מופנה לממיר שמספק עומסים חשמליים בזרם חילופי (AC); גם טעינת הסוללות וגם קלט הממיר דורשים רמות מתח יציבות. במתחים הגבוהים בעת הטעינה, זרמים חזקים מדי לטעינה זורמים ברמות גבוהות כאלה, מה שגורם לסוללות להפריש גז ולתקצר את תקופת חייהן. קלט הממירים רגיש מאוד לרעשים של מתח (voltage ripple), ויוצר זרמים הרמוניים שיפחיתו את יעילות ההספק. על ידי התקנת ממגדר מתח תלת-פאזי בין טורבינת הרוח למטען הסוללות או לממיר, מותאם פלט הטורבינה. עבור עומסי מנוע הניזונים מהממיר, זה אומר גלים סינוסיים נקיים יותר והרמוניות נמוכות יותר. הרעשים במוצא מצומצמים בגורם של 5–10. כלומר, במהירויות רוח נמוכות, הסוללה מקבלת מתח טעינה כפי שנדרש, ובכך מאריכים את תקופת חייה ב-20–30% לעומת חיבור ישיר לטורבינה. כולל גם הגנה על ניתוק מתח נמוך כדי למנוע פריקה יתרה של הסוללה במהלך רגעי שקט.

אנו מספקים מרגולי מתח תלת-פאזות שמתאמים את השינויים המהירים במהירות הרוח, מתמודדים עם קליטת מתח לא מאוזנת הנובעת מאסימטריה של טורבינה, מגנים על התרחשות חוסר יציבות מהירה ומתח יתר, ומיישרים את מתח הפלט של סוללות וקליטת האינברטר. יש לנו ניסיון של יותר מ-20 שנה ושטח ייצור של יותר מ-50,000 מטר רבוע, יחד עם פיתוח עצמאי של רכיבים, זכויות יוצרים משלנו ותפקיד כמפתחת סטנדרטים לאומיים לתעשייה, ואנו מספקים מרגולי מתח תלת-פאזות כדי להבטיח שהאנרגיה החשמלית המיוצרת על ידי טורבינות רוח תהיה ניתנת לשימוש ואמינה.