EN
Trvalý magnetický generátor PMG nevytvára samostatne pevné napätie a frekvenciu, keď sa mení rýchlosť jeho hriadeľa. V vetrovom, mikrohydroelektrickom, motorom poháňanom alebo inom systéme s premennou rýchlosťou sa zmenou otáčok mení aj surový elektrický výstup generátora. Stabilný výkon na batérii, invertore, záťažovom zbernici alebo pripojení k sieti vzniká tým, že sa trvalý magnetický generátor PMG považuje za jednu súčasť riadeného systému premeny energie.
Toto rozlíšenie je dôležité pri diaľkových a mimo siete umiestnených projektoch. Štítok generátora môže uvádzať menovitý prevádzkový bod, no prevádzka na mieste sa uskutočňuje v mnohých rôznych bodoch. Praktickou otázkou nie je „Vyrába generátor energiu?“, ale „Je celý systém schopný zachytiť meniaci sa mechanický výkon, udržať elektrické limity v bezpečných hraniciach a dodávať použiteľnú energiu do záťaže?“
Prečo sa surový výstup PMG mení s otáčkami
Trvalý magnetický generátor (PMG) používa magnetické rotory namiesto samostatne napájaného vinutia rotorového magnetického poľa. Keď sa rotor otáča, jeho magnetické pole pretína statorové vinutia a indukuje striedavé napätie. Vyššie otáčky zvyčajne znamenajú, že magnetické pole prechádza statorovými vinutiami častejšie za sekundu, preto sa zvyšuje frekvencia výstupného napätia. Indukované napätie sa tiež zvyčajne zvyšuje s rastúcimi otáčkami, kým sa nezačnú prejavovať konštrukčné limity a vplyvy zaťaženia.
Preto premennorýchlostná turbína nemôže bežne pripojiť svorky generátora priamo k pevnému striedavému zaťaženiu so stálym napätím. Pri nízkych otáčkach môže byť napätie nedostatočné; pri vysokých otáčkach môže napätie presiahnuť hodnoty, ktoré je možné bezpečne prijať v ďalších zariadeniach. Zmena elektrického zaťaženia pridáva ďalšiu zložitosť: odoberaný prúd spôsobuje úbytok napätia vo vinutiach a kábloch, zatiaľ čo nadmerný prúd vyvoláva teplo.
Dôležitou opravou je, že premenný surový výstup neznamená nestabilnú použiteľnú energiu. Znamená to, že Permanent magnet generator pmg potrebuje elektrické rozhranie, ktoré oddeľuje zmeny otáčok hriadeľa od napätia a frekvencie vyžadovaných aplikáciou.
Regulačný reťazec, ktorý premieňa premennú výrobu energie na stabilný výkon
V väčšine moderných systémov s premennou rýchlosťou má regulačný reťazec päť úloh: previesť striedavý prúd generátora s premennou frekvenciou, vytvoriť riadenú energetickú zálohu, regulovať výstup, prispôsobiť sa dostupnej mechanickej energii a chrániť zariadenie. Presná topológia sa líši pri nabíjaní batérií, samostatnom striedavom prúde a aplikáciách pripojených do siete, avšak logika je konzistentná.
1. Usmerňovanie výstupu generátora
Trojfázový trvalý magnetický generátor (PMG) zvyčajne napája diódový mostík alebo aktívne riadený usmerňovač. Usmerňovanie mení striedavý prúd s premennou frekvenciou na jednosmerný prúd. Pasívny mostík je jednoduchý, zatiaľ čo aktívny usmerňovač poskytuje regulátoru väčšiu kontrolu nad prúdom a krútiacim momentom generátora. Ani jeden z týchto prístupov neodstraňuje potrebu dimenzovať káble, tepelné cesty a ochranu pre skutočné prevádzkové podmienky.
2. Stabilizácia DC zbernice
Po usmernení kondenzátory – a v niektorých systémoch batérie alebo DC/DC stupeň – tvoria DC zbernicu. Táto stupeň absorbuje krátkodobé vlnenie a umožňuje regulátoru udržiavať cieľový rozsah DC napätia. Výskum riadenia PMG–usmerňovača preukázal regulované správanie DC zbernice pri rôznych frekvenciách generátorových fáz; ide o ilustráciu architektúry riadenia, nie univerzálny nastavený bod napätia pre každý projekt.
Preto permanentný magnetický generátor (PMG) nemusí rotovať s jednou pevnou otáčkou za minútu, aby konečný používateľ pozoroval stabilnú DC zbernicu. Konvertor monitoruje napätie zbernice, prúd, rýchlosť alebo elektrickú frekvenciu a teplotu, a potom v rámci povolených limít mení svoje prepínacie alebo zaťažovacie správanie.
3. Inverzia alebo konverzia pre konečné využitie
Pre batériové systémy regulátor náboja alebo menič DC/DC upravuje nabíjací prúd a zabraňuje prenapätiu. Pre pevné striedavé zaťaženie menič syntetizuje požadované napätie a frekvenciu z jednosmerného zdroja. Pre systémy pripojené do siete elektronika výkonu synchronizuje dodávaný tvar vlny so sieťou a zabezpečuje dodržiavanie pravidiel pripojenia. Stabilný výstup 50 Hz alebo 60 Hz patrí rozhraniu riadenému meničom, nie surovým svorkám generátora s trvalými magnetmi (PMG) s premennou rýchlosťou.
Ako regulácia zaťaženia chráni stabilitu výstupu aj generátor
Elektrické zaťaženie je zároveň mechanické zaťaženie. Keď regulátor odoberá viac prúdu, zvyšuje sa elektromagnetický krútiaci moment pôsobiaci proti hriadeľu. Keď odoberá menej, pohonný stroj sa môže zrýchliť. To poskytuje Permanent magnet generator pmg systému užitočnú možnosť riadenia: nastavte prúd generátora tak, aby sa turbína, motor alebo hydraulické koleso udržali v blízkosti vhodného prevádzkového bodu, pričom jednosmerný zbernice zostáva v rámci povoleného rozsahu.
Sledovanie bodu maximálnej výkonovej účinnosti je jedným príkladom. Pri premennom vetre regulátor MPPT odhaduje alebo meria vhodný prevádzkový bod a upravuje elektrické zaťaženie tak, aby sa zachytila energia bez nútenia rotora na neefektívnu rýchlosť. Nie je to kúzlo: ak je veterný potenciál alebo mechanický vstup nízky, regulátor nemôže vyrobiť menovitý výkon. Môže však urobiť dostupnú energiu využiteľnejšou a zabrániť systému v sledovaní nevhodného pevného rýchlostného cieľa.
Na opačnom konci rozsahu inštalácia generátora s trvalými magnetmi (PMG) vyžaduje stratégie proti prekrúteniu a prepätiu. V závislosti od pohonnej jednotky a návrhu projektu môžu tieto stratégie zahŕňať nastavovanie sklonu listov alebo ich odvádzanie (furling), mechanickú brzdu, odvádzací (dump) alebo odvádzací záťažový obvod, obmedzenia prúdu meniča a riadené vypnutie. Návrh musí tieto stratégie koordinovať; spoľahlivosť len na jeden komponent na absorpciu každej neobvyklej podmienky je nevhodnou praxou.
Tam, kde princípy trvalomagnetického motora (PMSM) sú vhodné
Trvalý magnetický motor PMSM a generátor PMG zdieľajú rovnaký elektromagnetický základ s trvalými magnetmi, ale ich smer energie sa líši. PMSM zvyčajne prijíma riadený elektrický výkon na vytvorenie krútiaceho momentu na hriadeli; generátor prijíma krútiaci moment na hriadeli na vytvorenie elektrickej energie. Rovnaká myšlienka vektorového riadenia je relevantná: riadenie statorového prúdu ovplyvňuje elektromagnetický krútiaci moment. V generátorovom systéme táto vzťah umožňuje meniču regulovať zaťaženie rotora.
Toto prepojenie je užitočné pri špecifikovaní pohonnej jednotky s generátorom. Tímy zodpovedné za riadenie by mali potvrdiť snímanie, režimy firmvéru, správanie pri chybách a tepelné predpoklady namiesto toho, aby predpokladali, že riadiaca jednotka nakonfigurovaná pre trvalý magnetický motor PMSM automaticky zvládne prevádzku ako generátor. Hardvér môže byť súvisiaci, avšak prevádzkové ciele a logika ochrany nie sú identické.
Čo overiť, kým sa výstup označí za „stabilný“
Stabilný systém trvalého magnetického generátora (PMG) sa musí skontrolovať ako celok, nie len na základe technických údajov generátora. Začnite s rozsahom otáčok a krútiacim momentom pohonnej jednotky. Potom zdokumentujte očakávaný rozsah napätia a frekvencie generátora, hodnoty usmerňovača alebo meniča, limity DC-zbernice, úbytok napätia v kábloch, limity prijatia energie batériou alebo požiadavky inverzora, uzemnenie a ochranu proti poruchám.
- Zmerajte skutočný rozsah otáčok: potvrďte normálne podmienky, podmienky nárazového vetra, štartu a poruchy namiesto použitia jediného nominálneho počtu otáčok za minútu.
- Skontrolujte jednotlivé stupne prevodu spoločne: overte, či usmerňovač, DC-zbernica, regulátor a inverzor majú kompatibilné limity napätia a prúdu.
- Testujte krokové zaťaženie: pozorujte obnovu napätia na DC-zbernici, výstupný tvar vlny, obmedzenie prúdu a teplotu pri náhlych zmenách zaťaženia.
- Plánujte prebytočnú energiu: špecifikujte, čo sa stane, keď mechanický vstup presiahne zaťaženie alebo kapacitu batérie na prijímanie energie.
- Uvedenie inštalácie do prevádzky: preskúmanie odporu vedenia, kvality konektorov, uzemnenia a nastavení ovládania; straty v systéme sa môžu zameniť za problém generátora.
Výber správnej stratégie stability
Neexistuje univerzálny ovládací balík pre každý permanentný magnetický generátor (PMG). Kompaktný systém na nabíjanie batérií môže využívať usmerňovanie, špeciálne navrhnutý regulátor nabíjania a odvádzaciu záťaž. Vzdialená striedavá mikro sieť môže vyžadovať robustný jednosmerný spoj, ovládanie invertora a koordináciu úložiska. Vetrný systém pripojený k sieti vyžaduje menič navrhnutý pre synchronizáciu, správanie podľa pravidiel siete a ochranu.
Pre vzdialené, ostrovné, horské a distribuované energetické projekty začína najspoľahlivejšia špecifikácia s údajmi o lokalite: rozsah rýchlosti, mechanický vstupný profil, okolité podmienky, dĺžka kábla, úložisko, zaťaženie a prístup na účely servisu. Dodávateľ s návrhovou a vinutím schopnosťou špecifickou pre danú aplikáciu môže pomôcť vyrovnať napätie generátora, fázy, tepelný návrh a kompatibilitu riadiaceho zariadenia s týmito podmienkami. Tento proces robí permanentný magnetický generátor (PMG) súčasťou stabilného energetického systému namiesto izolovaného komponentu, ktorý by mal sám o sebe vyriešiť každú možnú variáciu.
Ak hodnotíte komerčné trvalé magnetické motory na predaj a potrebujete technicky navrhnuté pohonné riešenie, ktoré zaručuje účinnosť a dlhú životnosť, ENNENG je váš dôveryhodný partner. Kontaktujte ENNENG už dnes .Porozprávajte sa s naším technickým inžinierskym tímom, aby ste dostali prispôsobený návrh pohonnej sústavy.
- WhatsApp:+86 18562780228
- E-mail: [email protected]
- Telefón: +86 532 66000559
