Результаты исследования стабилизации выходного напряжения в переходных процессах при подключении активной нагрузки к асинхронному генератору

Аннотация

Актуальность: В последние годы во многих странах мира особое внимание уделяется экономии энергоресурсов, созданию новых альтернативных источников энергии и рациональному использованию существующих возобновляемых источников энергии (ВИЭ). На сегодняшний день в развитых странах «Обзору ключевых показателей эффективности за 2020 год по развитым странам, наибольшие доли ВИЭ приходятся на Швецию — 60,1% от общего энергопотребления, Финляндию — 43,8% и Латвию — 42,1%. Основными источниками производства энергии в этих странах являются ГЭС и ВЭС, а также переработка биомассы» [1]. В этом направлении, в частности, уделяется особое внимание повышению требований к источникам мощности автономных систем, таким как простота конструкции, удобство технического обслуживания, относительно малая масса (кВА/кг) и объем, а также стабильность выходных параметров. В конструкции генераторов переменного тока в основном используются синхронные машины, асинхронные машины с фазным ротором и с короткозамкнутым ротором. В асинхронных машинах с фазным ротором интегрированные частотные преобразователи в цепях статора и ротора позволяют эффективно управлять процессом возбуждения генератора, однако для оптимального контроля режимов работы таких систем требуется дополнительный внешний источник питания. В асинхронных машинах с короткозамкнутым ротором остаточная намагниченность магнитного сердечника позволяет через подключение конденсаторных батарей к обмоткам статора обеспечить самовозбуждение генератора и стабильность выходного напряжения. Данная схема конденсаторного возбуждения носит децентрализованный характер и обеспечивает гибкость режимов работы генераторной установки в условиях автономного энергоснабжения, что гарантирует высокую эффективность и надежность ветряных энергетических систем. В данной статье, на основе результатов проведенных экспериментов, получены и проанализированы осциллограммы, отражающие значение выходного напряжения в переходных процессах для случаев подключения активных нагрузок различных значений к АГ с короткозамкнутым ротором мощностью 4 кВт.

Цель: стабилизация выходного напряжения в переходных процессах, соответствующих процессу изменения активной нагрузки автономно работающей АГ, и анализ результатов.

Методы: использовались методы анализа установившихся и переходных процессов в системах электроэнергетики на основе экспериментов.

Результаты: автономные системы должны отвечать таким требованиям, как простота конструкции источника питания, удобство технического обслуживания, относительно малая масса (кВА/кг) и объем, а также стабильность выходных параметров. На основе анализа внесены соответствующие предложения по использованию АГ в возобновляемых источниках энергии.