mga 3-Phase na Regulator ng Voltage para sa mga Turbina ng Hangin: Pagpapabilis ng Estabilisasyon ng Output

Ang enerhiyang hangin ay isa sa mga pinakabilis na umuunlad na teknolohiya ng renewable energy; gayunpaman, mayroon itong pangunahing problema — hindi ito mahuhulaan. Ang output na voltahen mula sa isang turbina ng hangin ay palaging nagbabago nang direkta batay sa mga pagbabago sa bilis ng hangin, mga pagsabog ng hangin, at turbulensiya. Hindi ito tinatanggap para sa mga sistema na konektado sa grid kung saan ang mga voltahen ay kailangang panatilihin sa loob ng napakapitik na toleransiya, at para sa mga independiyenteng industriyal na karga na maaaring masira dahil sa sobrang voltahen o kulang na voltahen. Ang mga regulator ng voltaheng tatlong phase ay nagco-convert ng hindi regular na AC power mula sa isang turbina patungo sa matatag at gamit na power sa pamamagitan ng sumusunod.

Pagsasaklaw sa Mabilis na Pagbabago ng Bilis ng Hangin

Ang bilis ng hangin ay maaaring magbago ng ilang metro kada segundo sa loob lamang ng mga segundo; ang pagsusumikot (gusting) ay maaaring magdulot ng pagpabilis ng rotor at samakatuwid ay pagtaas ng boltahe ng generator, o ang paghina nito ay maaaring magdulot ng pagbaba ng boltahe. Ang ganitong mabilis na pagbabago ng boltahe—sa ±15–30 porsyento ng nominal—ay lumalampas sa kakayahan ng karamihan sa kagamitan; ang mga bomba, motor, at mga circuit ng kontrol ay maaaring mag-trigger o bumigo, na nagdudulot ng hindi ninanais na pangyayari. Ang isang tatlong-phase na regulator ng boltahe na idinisenyo para sa mga aplikasyon ng hangin ay gumagamit ng mabilis na tugon na SCR (thyristor) o teknolohiyang may servo motor na nagpapabago ng tap—upang patuloy na subaybayan ang output na boltahe at baguhin ang tap ng regulator o ang firing angle sa loob ng 20–40 milisegundo—na mas mabilis kaysa mekanikal na tugon ng turbine. Habang ang bilis ng hangin ay labis na nagbabago, pinapanatili ng regulator ang boltahe sa loob ng 3–5 porsyento ng itinakdang halaga (setpoint) at protektado ang mga sensitibong karga laban sa hindi kinakailangang pag-trigger, na ginagamit sa mga hybrid na sistema ng hangin-at-diesel o sa mga maliit na turbine na konektado sa grid.

Paghahandle sa Di-balanseng Input mula sa Di-simetrikong Turbina

Ang mga generator ng hangin na may tatlong phase (lalo na ang may permanent magnet) ay hindi karaniwang gumagawa ng ganap na balanseng boltahe; ang di-balanseng kondisyon, na maaaring nasa pagitan ng 5–15% sa pagitan ng mga phase, ay dulot ng di-simetriya ng blade, maling alignment sa yaw, o bahagyang nakasalang rotor, na nagdudulot ng sobrang init sa mga motor na may tatlong phase, pagbaba ng kahusayan ng rectifier, at paglikha ng harmonic current. Ang isang regulator ng boltahe na may tatlong phase ay nag-aalok ng hiwalay na kontrol sa bawat phase; ang sistema ay magreregula sa bawat phase nang hiwalay upang kompensahin ang di-balanseng kondisyon sa pamamagitan ng pagpataas o pagbaba ng bawat linya nang hiwalay. Ang di-balanseng kondisyon na 5–15% ay maaaring mabawasan sa 1–2% sa output ng regulator. Para sa mga turbina ng hangin na nagpapakain sa mga load na may tatlong phase—tulad ng mga water pump, compressor, o battery charger—ay hindi nais na marating ng di-balanseng kondisyong ito ang load at makasira o mapabagal ang kagamitan. Ang power quality factor ay nabubuti, na isang halaga na unti-unting kinakailangan ng grid code.

Proteksyon Laban sa Mga Overspeed Over-Voltage na Pangyayari

Sa panahon ng mga bagyo kapag ang bilis ng hangin ay tumataas nang higit sa rated, maaaring umusad ang boltahe ng generator sa antas na malayo sa nominal na halaga—madalas na 130–150% ng rated na boltahe. Kung ito ay pinapanatili sa ganitong antas, maaari nitong sirain ang elektrikal na insulation, labis na i-excite ang mga transformer, at wasakin ang mga sensitibong electronic load tulad ng Variable Frequency Drives o mga inverter. Ang isang three-phase voltage regulator ay magkokontrol ng over-speed at over-voltage conditions sa pamamagitan ng paglimita sa output. Sa panahon ng ganitong kaganapan, sinusubaybayan ang input voltage; kapag ito ay lumampas sa itinakdang limitasyon (karaniwang 110–115% ng nominal), binabawasan ang output papunta sa mas mababang tap value, o sa ekstremong kaso, ididisconnect mula sa load gamit ang panloob na bypass contactor. Ang ilang mga yunit ay nagpapadala ng signal sa wind turbine controller upang ipatupad ang turbine braking o pitch control, na nagsisigurong maiiwasan ang pangkalahatang pagkabigo ng kagamitan sa panahon ng mga bagyo o kung sakaling hindi ito makapag-output ng kanyang kapangyarihan dahil sa grid failure, halimbawa.

Pagpapaganda ng Output para sa Pag-charge ng Battery at Input ng Inverter

Para sa mga aplikasyon na nasa labas ng grid, ang isang banko ng baterya ay karaniwang pinapatakbo mula sa turbinang hangin o ang kuryente ay dinidirekta sa isang inverter na nagbibigay ng AC na karga; parehong pagpapatakbo ng baterya at input ng inverter ay nangangailangan ng matatag na antas ng boltahe. Sa mataas na antas ng boltahe habang pinapatakbo, lumalabas ang labis na kasalukuyang patakbo sa ganitong mataas na antas, na nagdudulot ng pagbubuga ng baterya at pagmabilis ng pagkawala ng kanilang buhay-pang-operasyon. Ang mga input ng inverter ay lubhang sensitibo sa pag-ugoy ng boltahe (voltage ripple), na nagdudulot ng mga harmonic na kasalukuyan na magpapababa sa kahusayan ng kuryente. Sa pamamagitan ng paglalagay ng isang tatlong-phase na regulator ng boltahe sa pagitan ng turbinang hangin at ng charger ng baterya o inverter, ang output ng turbinang hangin ay nililinis. Para sa mga kargang pinapatakbo ng inverter, ang ibig sabihin nito ay mas malinis na mga sine wave at mas mababang harmonic. Ang voltage ripple sa output ay nababawasan sa isang ratio na nasa pagitan ng 5 at 10. Ibig sabihin, sa mababang bilis ng hangin, ang baterya ay tinutustusan ng kinakailangang boltahe para sa pagpapatakbo, kaya’t nadadagdagan ang buhay-pang-operasyon nito ng 20 hanggang 30% kumpara sa direktang konektadong turbinang hangin. Kasama rin ang proteksyon laban sa mababang boltahe (low voltage disconnect) upang maiwasan ang sobrang pag-unload ng baterya kapag walang hangin.

Nagbibigay kami ng mga regulator ng boltahe na may tatlong yugto na kumukompensate sa mabilis na pagbabago ng bilis ng hangin, nakakapagdala ng hindi balanseng input mula sa di-simetrikong turbine, nagpoprotekta laban sa mga pangyayari ng sobrang bilis at sobrang boltahe, at pinapaganda ang output na boltahe ng mga baterya at input ng inverter. Mayroon kaming higit sa 20 taon ng karanasan at higit sa 50,000 metro kuwadrado ng espasyo para sa pagmamanupaktura kasama ang aming sariling disenyo ng mga komponente, karapatan sa intelektuwal na ari-arian, at papel bilang tagapagbuo ng pambansang pamantayan para sa industriya, at tayo ang nagbibigay ng mga regulator ng boltahe na may tatlong yugto upang matiyak na ang lakas mula sa hangin ay maaaring gamitin at maaasahan.