Un generador de inducción de doble alimentación, como su nombre indica, es un generador de inducción trifásico en el que tanto los devanados del rotor como del estator se alimentan con una señal de CA trifásica. Consiste en devanados multifásicos colocados en los cuerpos del rotor y del estator. También consta de un conjunto de anillos colectores multifase para transferir energía al rotor. Normalmente se utiliza para generar electricidad en aerogeneradores.

Antes de pasar a más detalles sobre un generador de inducción de doble alimentación utilizado en generadores de turbinas eólicas, tengamos una breve idea sobre la generación de energía utilizando energía eólica.

Como ya estamos familiarizados, la energía eólica es recientemente una de las fuentes de energía renovable más utilizadas. Las turbinas grandes están hechas para girar según el soplo del viento y, en consecuencia, se genera electricidad. Generalmente, los generadores de turbinas eólicas trabajan en un rango de velocidad del viento entre la velocidad de corte (velocidad mínima del viento requerida para que el generador se conecte a la red eléctrica) y la velocidad de corte (velocidad máxima del viento requerida para que el generador se desconecte de la red eléctrica) ).

4 tipos de aerogeneradores:

Tipo 1: Consiste en un generador de inducción de jaula de ardilla conectado directamente a la red eléctrica. Se utiliza para una pequeña gama de velocidades del viento.
Tipo 2: Consiste en un convertidor AC-DC-AC además del generador de inducción antes de ser conectado a la red eléctrica.
Tipo 3: Consiste en un generador de inducción de rotor bobinado conectado directamente a la red, donde la velocidad de los rotores se ajusta mediante un reóstato.
Tipo 4: Consiste en un Generador de Inducción de Doble Alimentación conectado directamente a la red, donde la velocidad del rotor se ajusta mediante convertidores espalda con espalda.

Introducción básica a la generación de electricidad a partir de la energía eólica mediante Generador de Inducción de Doble Alimentación.

El DFIG consta de un rotor bobinado trifásico y un estator bobinado trifásico. El rotor se alimenta con una señal de CA trifásica que induce una corriente CA en los devanados del rotor. A medida que las turbinas eólicas giran, ejercen una fuerza mecánica sobre el rotor, lo que hace que gire. A medida que gira el rotor, el campo magnético producido debido a la corriente alterna también gira a una velocidad proporcional a la frecuencia de la señal de CA aplicada a los devanados del rotor. Como resultado, un flujo magnético que gira constantemente pasa a través de los devanados del estator, lo que provoca la inducción de corriente alterna en el devanado del estator. Por tanto, la velocidad de rotación del campo magnético del estator depende de la velocidad del rotor, así como de la frecuencia de la corriente alterna alimentada a los devanados del rotor.

El requisito básico para la generación de electricidad utilizando energía eólica es producir una señal de CA de frecuencia constante independientemente de la velocidad del viento. En otras palabras, la frecuencia de la señal de CA generada a través del estator debe ser constante independientemente de las variaciones de velocidad del rotor. Para lograr esto, es necesario ajustar la frecuencia de la señal de CA aplicada a los devanados del rotor.

“Ventajas y desventajas de la bomba de diafragma ”

Un sistema de generación de energía eólica que utiliza un generador de inducción de doble alimentación.

La frecuencia de la señal de CA del rotor aumenta a medida que disminuye la velocidad del rotor y es de polaridad positiva y viceversa. Por lo tanto, la frecuencia de la señal del rotor debe ajustarse de manera que la frecuencia de la señal del estator sea igual a la frecuencia de la línea de red. Esto se hace ajustando la secuencia de fase de los devanados del rotor de modo que el campo magnético del rotor esté en la misma dirección que el rotor del generador (en caso de disminución de la velocidad del rotor) o en dirección opuesta al rotor del generador (en caso de aumento de la velocidad del rotor ).

Todo el sistema consta de dos convertidores espalda con espalda: un convertidor del lado de la máquina y un convertidor del lado de la red, conectados en el circuito de retroalimentación del sistema. El convertidor del lado de la máquina se utiliza para controlar las potencias activa y reactiva controlando los componentes d-q del rotor y también el par y la velocidad de la máquina. El convertidor del lado de la red se utiliza para mantener un voltaje de enlace de CC constante y asegura la operación del factor de potencia unitario al hacer que la potencia reactiva extraída de la red pública sea cero. Un condensador está conectado entre los dos convertidores de manera que actúa como una unidad de almacenamiento de energía. Esta disposición espalda con espalda proporciona una salida de frecuencia fija de voltaje fijo independientemente de la salida de voltaje variable de frecuencia variable del generador. Otras aplicaciones de los generadores de inducción son los sistemas de almacenamiento de energía de volante, las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo, los convertidores de energía que alimentan una red eléctrica de ferrocarril desde la red pública donde la frecuencia es fija.

Un poco de conocimiento sobre todo el sistema de generación de energía eólica

Todo el sistema consta de los siguientes componentes:

El principio de funcionamiento de un generador de inducción de doble alimentación

Una turbina de viento: La turbina eólica es típicamente un ventilador que consta de 3 palas que giran cuando el viento lo golpea. El eje de rotación debe estar alineado con la dirección del viento.
Caja de engranajes: Es un sistema mecánico de alta precisión que utiliza un método mecánico para convertir energía de un dispositivo a otro.
Generador de inducción de doble alimentación: Es un generador eléctrico que se utiliza para convertir energía mecánica en energía eléctrica que se encuentra en forma de frecuencia variable.
Convertidor lateral de red: Es un circuito convertidor CA-CC que se utiliza para proporcionar un voltaje CC regulado al inversor. Se utiliza para mantener una tensión de enlace de CC constante.
Convertidor lateral del rotor: Es un inversor CC-CA que se utiliza para proporcionar voltaje CA controlado al rotor.

5 razones por las que se prefiere la generación de energía eólica con motores de inducción de doble alimentación

Señal de salida de frecuencia constante a la red independientemente de la velocidad variable del rotor.
Se requiere una potencia nominal baja para los dispositivos electrónicos de potencia y, por tanto, un sistema de control de bajo coste.
El factor de potencia se controla, es decir, se mantiene en la unidad.
Generación de energía eléctrica a baja velocidad del viento.
El convertidor electrónico de potencia tiene que manejar la fracción de la carga total, es decir, 20-30% y también el costo de este convertidor es bajo que en el caso de los otros tipos de generadores.

¡Algo para pensar!

Todo lo que he dado es una introducción básica sobre la generación de energía eólica utilizando un generador de inducción de doble alimentación. A continuación, dé su opinión sobre las diversas técnicas de control para controlar la señal de CA alimentada al rotor.