Vergleich zwischen Asynchrongenerator und Synchrongenerator
In Deutschland wurde 1980 die erste große Windkraftanlage mit variabler Geschwindigkeit (3 MW, Rotordurchmesser bis zu 10 m) geboren, die jedoch aufgrund mechanischer Probleme nicht sehr erfolgreich war. Zu dieser Zeit waren die Kosten für Leistungsgeräte ziemlich hoch. Daher verwendeten Windenergieerzeugungsanlagen häufig einen doppelt gespeisten Asynchrongenerator mit geringem Schlupf, um die Kosten des Umrichters zu sparen.
Die 750 kW variable oder sogar größere Windkraftanlage, die tatsächlich für den kommerziellen Betrieb eingesetzt wurde, wurde 1995 in Dänemark und Deutschland geboren.
Die Dennis Equipment Factory begann mit der Entwicklung von Windkraftanlagen mit konstanter Geschwindigkeit. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass die Windgeschwindigkeit Dänemarks im Vergleich zu Deutschland relativ stabil ist. Bei Windenergieanlagen über 1 MW haben sie jedoch aufgrund des Problems der Getriebekonstruktion ein Schaltschema übernommen. Aber anfangs verwendete Dennis Equipment Factory noch einen kleinen Schlupf, so dass das System mit doppelt gespeistem Material wirtschaftlicher ist.
1988 wurde die erste 50-kW-Windenergieanlage mit einem Synchrongenerator und einem Sechspuls-Thyristorumrichter ausgestattet. Später wurde ein 12-Puls-Wandler verwendet, der jedoch aufgrund von harmonischen Verzerrungen nicht von Dauer war. Das 750 kW doppelt gespeiste asynchrone System startete 1993, wo der Schleifring problematisch war. Die Generatoren eines großen australischen Unternehmens wurden ebenfalls fünfmal modifiziert, die Laufzeit beträgt jedoch immer noch weniger als zwei Monate. Ein Jahr später gaben sie das doppelt gespeiste asynchrone System auf und ersetzten den Asynchrongenerator durch einen Synchrongenerator. Wir haben festgestellt, dass, da die Struktur des synchronen Systems einfacher wird, die Kosten des synchronen Systemwandlers nicht höher sind als die des doppelt gespeisten asynchronen Systems.
In Abbildung 1 sehen wir die Schaltung des Systems: Synchrongenerator, Diodengleichrichterbrücke, an den DC-Bus angeschlossener Booster und einen IGBT-Wandler.
In Abbildung 2 sehen wir: einen Asynchrongenerator mit einem Schleifring, einer IGBT-Gleichrichterbrücke, einem DC-Bus und einem IGBT-Wandler. Einige Unternehmen nutzen das System.
Ein weiterer Vorteil des netzseitigen Umrichters ist die Charakteristik des Umrichters, wenn sich die Netzspannung sehr schnell ändert.
Das doppelt gespeiste System funktioniert gut, wenn die Netzspannung und -frequenz stabil sind. Bei Verwendung des doppelt gespeisten Systems steigt, wenn die Netzspannung plötzlich von 100% auf 60% wechselt, der IGBT-Strom des Generators auf das Vierfache des Nennstroms und das Drehmoment der Generatorwelle auf das Vierfache des Nennmoments. Zu diesem Zeitpunkt wird das Getriebe zerstört. Wenn Sie keine sehr großen IGBTs verwenden möchten und verhindern möchten, dass das gesamte System während einer Überspannung beschädigt wird, müssen Sie auf der Generatorseite einen Shunt verwenden. Bei Windkraftanwendungen müssen wir die Lebensdauer des IGBT berücksichtigen. Um die Zuverlässigkeit von Windenergietreibern zu verbessern, müssen IGBTs einen hohen Arbeitszyklus aufweisen. In dieser Anwendung ist die SKIIP-Technologie (ohne Kupfersubstrat, Crimp-Technologie) sehr beliebt, in der Windenergiebranche dominiert SEMIKRON.
