وباعتباره جهاز تحويل الطاقة الأساسي لنظام طاقة الرياح، يمكن تلخيص المبدأ التقني لعاكس توربينات الرياح على أنه الروابط الرئيسية التالية:
1 、 أساسيات تحويل الطاقة الكهربائية: التقويم والعاكس
عملية التصحيح
الطاقة الكهربائية الأصلية الناتجة عن توربينات الرياح هي طاقة تيار متردد، ولكن التردد والجهد يتذبذبان مع سرعة الرياح (إزاحة التردد ± 5 هرتز، تذبذب الجهد 30%). يقوم العاكس أولاً بتحويل طاقة التيار المتردد إلى طاقة تيار مستمر من خلال جسر مقوم غير قابل للتحكم (مثل دائرة جسر ثلاثي الأطوار مكونة من IGBT أو الثايرستور). أثناء هذه العملية، تعمل مجموعة مكثفات التيار المستمر كمخزن مؤقت لامتصاص تقلبات الطاقة والحفاظ على جهد ناقل تيار مستمر مستقر (مثل حوالي 1100 فولت).
مرحلة العاكس
يجب تحويل التيار المباشر إلى تيار متناوب (50/60 هرتز) متزامن مع شبكة الطاقة. يقوم العاكس بتقطيع التيار المباشر إلى تسلسلات نبضية من خلال إجراءات تبديل عالية التردد لأجهزة تبديل أشباه الموصلات الكهربائية (مثل IGBT)، ثم يقوم بتنعيمها إلى تيار متناوب جيبي من خلال دوائر الترشيح (مثل مرشحات LC). وتشمل التقنيات الرئيسية ما يلي:
حلقة قفل الطور التكيفية (APLLL): من خلال تصحيح توقيت التبديل ديناميكيًا من خلال DSP، يتم التحكم في خطأ تردد الخرج في حدود ± 0.2 هرتز لضمان المزامنة مع شبكة الطاقة.
بنية طوبولوجيا متعددة المستويات: باستخدام تقنية ثلاثية المستويات أو خماسية المستويات أو تقنية وحدات متعددة المستويات (MMC) لتقليل التوافقيات منخفضة الترتيب (مثل تقليل محتوى التوافقيات الثالثة والخامسة بأكثر من 50%)، مما يجعل التشوه التوافقي الكلي (THD) أقل من 1.5%، مما يفي بمعايير توصيل الشبكة.
2 、 إدارة الطاقة ثنائية الاتجاه (بأخذ وحدات التغذية المزدوجة كمثال)
يحقق نظام مولد الحث المزدوج التغذية تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه بين الجزء الثابت والدوار من خلال عاكس:
جانب الجزء الثابت: متصل مباشرةً بشبكة الطاقة، ويخرج طاقة تردد الطاقة، ويدعم تنظيم الطاقة التفاعلية ± 30% لتثبيت جهد الشبكة.
على جانب الدوار، يتم تنظيم زاوية طور التيار الدوار بواسطة عاكس لتحقيق الوظائف التالية:
التحكم في التردد الثابت المتغير السرعة الثابتة: من خلال ضبط تردد تيار الإثارة الدوار عند تغير سرعة الرياح، يتم الحفاظ على تردد خرج الجزء الثابت ثابتًا.
تتبُّع نقطة الطاقة القصوى (MPPT): تحسين كفاءة التقاط طاقة الرياح ضمن نطاق سرعة ± 30%.
ركوب الجهد المنخفض من خلال (LVRT): الاستجابة والحفاظ على توصيل الشبكة في غضون 150 مللي ثانية عندما ينخفض جهد الشبكة إلى 0.6pu (القيمة الاسمية 60%)، مما يجنب انهيار الشبكة الناجم عن انقطاع الاتصال.
3 、 تقنية الوحدات النمطية واجتياز الأخطاء
بنية معيارية 1+X 1+X
الوحدة الأساسية هي 1.5 ميجاوات، والتي يمكن توسيعها إلى 8 ميجاوات من خلال التوصيل المتوازي، مما يدعم البناء التدريجي والتوسع المرن. على سبيل المثال، تعتمد وحدة تشانغبي 8 ميجاوات على هذه البنية لتحقيق حمل كامل مكافئ يبلغ 2860 ساعة في السنة، مع معدل عطل يبلغ 0.3 مرة فقط في السنة.
إمكانية تقاطع الأعطال
تصميم التكرار في الأجهزة: المكونات الرئيسية مثل IGBT والمكثفات تعتمد النسخ الاحتياطي N+1 لتحسين موثوقية النظام.
آلية الحماية السريعة: في حالة التيار الزائد والجهد الزائد والسخونة الزائدة والأعطال الأخرى، يتم قطع الدائرة في غضون 10 ميكرو ثانية لحماية سلامة المعدات.
4 、 إخماد التوافقيات وتحسين جودة الطاقة
التحكم في المصدر
تحسين بنية الطوبولوجيا: استخدم عاكسات متعددة المستويات لتقليل التوافقيات منخفضة الرتبة.
قم بترقية خوارزميات التحكم مثل التحكم في الرنين النسبي (PR) والتحكم التكراري والتحكم التنبؤي بالنموذج (MPC) لقمع التيارات التوافقية بدقة.
الحوكمة الاستباقية
مرشح الطاقة النشط (APF): الكشف عن التيارات التوافقية وتعويضها في الوقت الحقيقي، وزمن الاستجابة ≤ 200 ميكرو ثانية، تغطي التوافقيات من 2 إلى 50.
مولد التباين الثابت (SVG): يعوض ديناميكيًا عن الطاقة التفاعلية مع كبح التوافقيات من الثاني إلى التاسع عشر.
الحماية السلبية
مرشح LC السلبي: مصمم لترددات توافقية محددة (مثل الثالث والخامس) لامتصاص التيارات التوافقية.
محول العزل: باستخدام أسلاك Δ/Y أو Y/Δ لقمع التوافقي الثالث ومضاعفات التوافقي الثالث.
5 、 تقنية التكيف البيئي الخاصة
حماية البيئة من رذاذ الملح
بالنسبة لمشروع منطقة المد والجزر في Rudong، حصل العاكس على شهادة C5M المضادة للتآكل، مع غلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ وطلاء مقاوم لثلاثة أنواع من الطلاء (مقاوم للرطوبة، ومضاد للعفن، ومضاد لرذاذ الملح)، ويمكنه العمل بثبات لأكثر من 20000 ساعة في بيئة رذاذ الملح.
التكيف مع الارتفاعات العالية ودرجات الحرارة المنخفضة
عاكس الارتفاعات العالية: متكيف مع بيئات الارتفاعات العالية والضغط المنخفض من خلال تصميم محسّن لتبديد الحرارة (مثل نظام التبريد السائل) ووظيفة بدء التشغيل في درجات الحرارة المنخفضة (مثل بدء التشغيل -40 درجة مئوية).
عاكس درجة حرارة منخفضة: باستخدام وحدات تسخين وشحم تشحيم بدرجة حرارة منخفضة لضمان التشغيل العادي في بيئة درجة حرارتها -30 درجة مئوية تحت الصفر.
6 、 تكنولوجيا التحكم والعمليات الذكية
نظام المراقبة الذكي
المراقبة في الوقت الحقيقي لحالة تشغيل العاكس (مثل درجة الحرارة والجهد والتيار) من خلال أجهزة الاستشعار، بالإضافة إلى تحليل البيانات الضخمة للتنبؤ بالأعطال وتوفير الإنذار المبكر وتحسين معلمات التشغيل.
منصة التشغيل والصيانة عن بُعد
دعم تكوين المعلمات عن بُعد وترقية البرامج وتشخيص الأعطال لتقليل متطلبات الصيانة في الموقع. على سبيل المثال، تتيح منصة iSolarCloud من Sunac إدارة مركزية للمحولات في جميع أنحاء العالم.
