Како се генератор са трајним магнетима ПМГ прилагођава нестабилним условима оптерећења дистрибуиране индустријске производње енергије

У дистрибуираном индустријском систему енергије, оптерећење се ретко понаша као стални лабораторијски отпорник. Конвејер може да се покрене, пумпа може да се креће, заваривачка станица може да пулише, а мотор који се покреће инвертором може изненада да престане да привлачи енергију. Корисно питање није да ли трајни магнетни генератор ПМГ може да производи електричну енергију. То је да ли генератор, конвертор, заштита и контроле могу да одржавају коришћену аутобусу стабилном када се потражња мења брже него што главни покретач може да реагује.

Као инжењер за обновљиву енергију који прегледа криве оптерећења и извештаје о пуштању у рад, почео сам са радним циклусом, а не са табелом. Ова разлика је важна јер генератор с трајним магнетом има фиксно магнетно поље. Не може да повећа или смањи узбуђење ротора на исти начин као алтернатор ране. Његова адаптација нестабилним условима оптерећења стога долази из координисаног система: механичке инерције, конструкције електричних машина, енергетске електронике, буферирања енергије и контроле оптерећења у фази.

Зашто нестабилна оптерећења изазивају генератор трајних магнета ПМГ

Напетост и фреквенција генератора повезани су са брзином ротора и карактеристикама машине. Када се индустријско оптерећење изненада повећава, електрични тренутни момент се повећава. Ако мотор, турбина, хидраулички погон или други главни покретач не пруже одмах одговарајући тренутни момент, брзина пада. У директном АЦ аранжману, то може смањити фреквенцију и терминални напон. Унемирено одбацивање оптерећења може имати супротан ефекат: брзина и напон могу се повећати док контролер не изгуби улазну снагу, одврати енергију или примени кочење.

Кључна тачка је да ПМГ није по својој природи нестабилан. Одговара брзо јер нема роторско поље које би могло да се изгради. Али тај брз електромагнетни одговор не уклања проблем енергетске равнотеже. Систем још увек треба негде да енергија долази током стапа оптерећења и негде да иде током одбијања оптерећења.

Ово се често погрешно чита као питање само величине генератора. Точније, то је питање усаглашавања између транзиторне способности генератора, криве тренутног тренутка и брзине главног покретача, номиналног конвертора, ЦЦ-линка или капацитета складиштења и секвенце оптерећења. Јединица која изгледа адекватно на номиналну снагу и даље може дати лошу континуитет процеса ако ти делови нису координирани.

Како интерфејс за електричну и електронску енергију ствара прилагодљивост

За дистрибуирану генерацију променљиве брзине, заједничка архитектура је ПМГ АЦ излаз, ректификација на ДЦ аутобусу и инверзија на напон и фреквенцију потребне за индустријска оптерећења. Контролисани или активан ректификатор може регулисати струју генератора, док инвертор држи доње поток АЦ аутобуса у својим програмираним границама. Ово раздваја брзину генератора од излазне фреквенције коју види биљка.

Током позитивног корака оптерећења, инвертор осећа тенденцију ЦЦ-буса да се спушти и повећава захтев за енергијом. Контролар исправника тражи више струје генератора у безбедним границама. Кратки екскурзија напона још увек може доћи; циљ је контролисан опоравак, а не нереално обећање нулте одступања. Током одбијања оптерећења, систем за управљање смањује електрично оптерећење на ПМГ и мора управљати вишком механичког улаза путем контроле главног покретача, пуцања, пуцања складишта или кочења.

Диодски исправљач може бити прикладан за једноставније апликације, али нуди мање контроловања током и понашања ЦЦ-буса од активног фронта. Прави избор зависи од динамике оптерећења локације, хармоничних граница, стратегије грешке, могућности одржавања и буџета. Ако је ваш приоритет континуитет процеса кроз честа корака оптерећења, фактор који треба прво проценити је комплетан пакет контроле конвертора, а не само ПМГ.

Механички дизајн још увек има значаја у време брзог пролаза

Електричка контрола ради у физичким границама. Инерција ротора снабдева или апсорбује енергију за кратак интервал, али превише мала инерција може учинити да се брзина брзо креће након промене корака. Превише инерције може успорити способност система да прати доступни променљив извор енергије. Строст споја, режими торзије, ограничења претеране брзине и одговор регулатора или контролера турбине такође утичу на исход.

Конфигурације ПМГ са директним покретом трајних магнетних генератора могу смањити механичке тачке неуспеха елиминисањем мењача у одговарајућим апликацијама. То је вредно на удаљеним или тешко сервисаним индустријским локацијама, иако директни погон не елиминише потребу за проценом таласа крутног момента и динамике вала. Када узмете у обзир температуру околине, надморску висину, хлађење кабинета и стварни радни циклус, снага на табели није исто што и континуирана способност локације.

Исти начин размишљања важи када ПМСМ са сталним магнетом је део терета. ПМСМ који се управља притурком променљиве фреквенције може створити брзе промене у потражњи снаге током убрзања, успоравања или регенеративног кочења. Координација брзина придаје и управљања регенерацијом са контролером на страни генератора спречава један део микромреже да примори други у избегли пут.

Четири мере пројектовања за нестабилне индустријске оптерећења

1. у вези са Изградите реалистичан профил стапа оптерећења

Наведите највеће покретање мотора, циклусе заваривања, прелазе компресора, регенеративне догађаје и истовремено деловање. Упишите начин покретања, очекивано време на рампи, понашање фактора снаге и трајање. Не мери само из суме у стационарном стању kW. Промена која мења вежбу спецификације је схватање да је рејтинг врха важан само ако генератор и његове контроле могу подржати стварни временски профил тог врха.

2. Уколико је потребно. Резервна транзитивна струја и преобраћач

Уколико је потребно, додајте да је у складу са одредбама из 1.5.1. Капацитет преоптерећења конвертора користан је само када га могу подржати термичка ограничења, ограничења напона ЦЦ-буса и главни покретач. Увод у рад треба да провери одговор на репрезентативне кораке оптерећења, а не да се претпостави да се оглашени проценат преоптерећења примењује на сваку инсталацију.

3. Уколико је потребно. Додајте буфер за енергију и сигуран пут одбијања енергије

Кондензатори за ЦЦ-линк могу да се носе са веома кратким поремећајима. Батерије, суперкондензатори, летелице или други складиштења могу покрити дуже празнине између промене оптерећења и одговора главног покретача. За преоптоварење или изненадни губитак оптерећења, може бити потребно контролисано пуцање оптерећења, резистор за кочнице, порез за складиштење или пут смањења улазне снаге. Правилна комбинација зависи од величине енергије и трајања, а не од општог производа.

4. Уколико је потребно. Координација контроле и подешавања заштите

Поставите разумна ограничења за напон ЦЦ-буса, струју генератора, брзину, преоптерећење инвертора, фреквенцију и губитак оптерећења. Користите поэтапне приоритете тако да се некритична оптерећења одвоје пре основних контрола или опреме за безбедност. Избегавајте подешавања заштите која се међусобно сукобе: на пример, превише брза граница струје генератора у параду са инвертором поднапоњење може претворити управљајући догађај у прекид.

Поредак запошљавања који открива слабости

• Проверите поларитет, заземљавање, изолацију и скалирање сензора пре пуњења пуног система.
• Покренете главни покретач и генератор трајних магнета ПМГ кроз очекивани опсег брзине без процесног оптерећења.
• Примене контролисаних отпорних и индуктивних корака, посматрања брзине, струје ЦА, напона ЦЦ-буса, излазног напона и времена опоравка.
• Поново испитивање за стварну опрему за велики утицај, укључујући и профил рампе сваког ПМСМ привода са трајним магнетним мотором.
• Испитивање одбацивања оптерећења, ограничења за складиштење, операција свали-оптерећења и поэтапно избацивање под надзором.
• Запишите аларме и трендове тако да будуће екипе за одржавање могу да разликују старе механичке проблеме од проблема са регулисањем.

Услови су важни. Уређивање контроле које је стабилно са топлим мотором и делимично натовареном радионицом може бити потребно прилагодити на ниској температури околине, на великој надморској висини или након проширења производње. Због тога се тестирање прихватања на терену треба третирати као део адаптације генератора, а не као последња идеја.

Шта треба питати пре него што изаберете систем

• Које су највеће позитивне и негативне стапке оптерећења и колико често се они јављају?
• Колико брзо може главни покретач додати или одузмати вртежни момент?
• Да ли ће излаз бити директна АЦ аутобуса или регулисана ДЦ аутобуса праћена инвертором?
• Које су оптерећења критична, одложена или безбедна за одлагање?
• Како ће се регенеративна енергија из ПМСМ-а или другог покретача са трајним магнетом апсорбовати?
• Који услови окружења захтевају дератинг и које ће праћење бити доступно након пуштања у рад?

Не постоји универзални одговор на ово питање. Скроман, предвидљив оптерећење може добро радити са једноставним аранжманом, док локација са честим покретањем, регенерацијом и променљивом брзином главног покретача генерално има користи од ефикасније конверзије, буферирања и контроле надзора. Најпоузданија инсталација ПМГ генератора трајних магнета је она која је одређена око мерења понашања оптерећења и потврђена транзиторним тестовимане она изабрана само из стационарних kW.