Регулирование постоянной скорости вращения

Как правило, ветер набегает на ВГУ с различными скоростями. Для как можно

более оптимального использования мощности ветра в каждый момент времени

современные ВГУ должны оснащаться системой регулирования мощности.

Системы регулирования такого рода всегда имеются в комбинации ротор-

генератор. Имеются., например, системы с „постоянным " и системы с

„переменным числом оборотов".

В случае систем с „постоянным числом оборотов" угол поворота лопастей, как

правило, жестко зафиксирован. Но есть также установки с постоянным числом

оборотов, угол наклона лопастей которых может изменяться. К тому же генератор,

приводимый в движение ротором (при исполнении в виде асинхронного генератора)

напрямую связан с сетью.

Регулирование мощности производится следующим образом: При достижении

определенной скорости ветра (и тем самым при достижении заданной мощности,

номинальной мощности) поток срывается с лопастей ветроколеса. Срыв потока

называется по-английски "Stall", поэтому такой вид ограничения мощности носит

название Stall-регулирование. На странице "Срыв потока" в разделе "Физические

основы" этот принцип подробно описан.

Генератор вырабатывает переменный ток. Он должен иметь такую же частоту, что

и ток в сети. Если бы это не соблюдалось, то наступали бы сбои в сети тока или на

ВГУ. Частота сети составляет в Европе 50 Гц. Другие страны (например, Америка)

применяют частоту сети в 60 Гц.

В случае ВГУ с постоянным числом оборотов частота тока, вырабатываемого

генератором, зависит непосредственно от числа оборотов ветроколеса. Если ВГУ в

результате неблагоприятной ветровой ситуации не может выдерживать эту частоту,

связь с сетью прерывается. Когда снова появляется возможность выдавать

предписанную частоту, ВГУ "мягко" подключается к сети (например, через

тиристор). Благодаря этому ВГУ подобно светорегулятору "мягко" соединяется с

сетью, что исключает нежелательный импульс включения в сеть.

Ветрогенератор с переменной скоростью вращения

Если нужно уменьшить динамическую нагрузку, то это можно обеспечить только

при определенной свободе изменения числа оборотов ветроколеса по отношению к

частоте сети. Некоторая эластичность числа оборотов достаточна для уменьшения

динамической нагрузки, но для режима работы, полностью зависящего от ветра,

требуется диапазон скоростей вращения в размере почти 40 % номинального числа

оборотов. Этого можно добиться только с помощью генератора с переменным

числом оборотов в комбинации с преобразователем частоты. В таких генераторных

системах с переменным числом оборотов могут использоваться как синхронные,

так и асинхронные генераторы.

В случае синхронного генератора необходимо преобразовывать всю

вырабатываемую электрическую мощность. В отличие от этого при асинхронном

генераторе в преобразователь частоты подается только часть вырабатываемой

электроэнергии. Для этого используется скольжение асинхронного генератора. При

желаемом большом скольжении энергия потерь (мощность скольжения) снова

возвращается из статора в поток мощности через соответствующий

преобразователь. Но для этого уже непригоден асинхронный генератор с

короткозамкнутым ротором, а требуются асинхронные генераторы с фазным

ротором. Это связано, однако, с более высокими расходами и более высоким

объемом техобслуживания.