Выбор режима работы ВЭУ и компоновки гондолы

Режим работы ВЭУ подразумевает запроектированную скорость генератора и управление ею. Такой скоростной режим генератора может осуществляться двумя способами:

1. Вращение с одной фиксированной скоростью. Такой скоростной режим возможен только при использовании асинхронного генератора ВЭУ и подразумевает постоянную скорость вращения ветроколеса в течение года. Неоднозначность выбора такого режима заключается в сложности правильного подбора передаточного числа редуктора в зависимости от особенностей местности и существенные потери.

2. Вращение с переменной скоростью. Данный скоростной режим подразумевает использование силовой электроники совместно с генератором, для преобразования переменного напряжения с изменяющейся частотой (вследствие неоднородного вращения ветроколеса) в напряжение с постоянной частотой. Недостатком режима являются высокие затраты на оборудование, обеспечивающее высокое качество вырабатываемой электроэнергии.

В результате выбора ВЭУ оказалось, что производстве электроэнергии участвует как ВЭУ-1 с асинхронным генератором, так и ВЭУ-2 с синхронным генератором. Таким образом, для ВЭУ-1 выбираем систему на базе асинхронизированного генератора, работающего с переменной скоростью. Для обеспечения такого регулирования в асинхронных двигателях используется фазный ротор со скользящими контактами. Для ВЭУ-2 выбираем систему прямого привода, работающего с переменной скоростью. Такая система может быть реализована в ВЭУ с синхронным генератором на постоянных магнитах. Ее основным преимуществом является отсутствие редуктора, что облегчает гондолу, уменьшает шум и вибрацию, а также сокращает потери мощности.

Исходя из выбранных режимов работы, определим компоновку гондол.

· Для ВЭУ-1

Рис.1.7. Компоновка на базе асинхронного генератора с фазным ротором и регулированием сопротивления обмотки ротора:

1 – ветер, 2 – изменяемы угол атаки лопасти; 3 – ротор турбины; 4 – система регулирования угла атаки; 5 – редуктор; 6 – низкоскоростной вал с высоким моментом; 7 – высокоскоростной вал с низким моментом; 8 – асинхронный генератор с фазным ротором; 9 – подвесные кабели; 10 – контактор; 11 – емкость для коррекции cosφ; 12 – повышающий трансформатор; 13 – выводы обмотки ротора; 14 – регулирование переменного сопротивления обмотки ротора

· Для ВЭУ-2

Рис.1.8. Компоновка на базе синхронного генератора с постоянными магнитами:

1 – ветроколесо, 2 – одноступенчатый планетарный редуктор; 3 – статор синхронного генератора; 4 – ротор с постоянными магнитами; 5 – синхронный генератор с постоянными магнитами; 6 – система ВФИ