Rüzgar Çiftliği'nde GTO-Based Power Dönüşüme Giriş

Rüzgar enerjisi, küresel geçişte yenilenebilir enerjiye hakim bir güç haline geldi. Rüzgar türbinleri tarafından üretilen öngörülemeyen gücü güvenilir bir şekilde şebekeye entegre etme yeteneğidir (AC) gelişmiş enerji elektroniklerine bağlı olarak, çeşitli yarı iletken teknolojiler arasında, kapı Turn-Off (GTO) sizin için çalışan, özellikle de büyük ölçekli rüzgar türbinlerinde üretilen yüksek gerilim ve mevcut derecelendirme olanaklarını birleştirir.

Kapının Temelleri Turn-Off Youristors

Bir kapı Turn-Off yourristor, geleneksel bir yourristor (p-n-n katmanları) olarak aynı temel yapıyı paylaşan yarı zamanlı bir anahtarlama cihazıdır; ancak, mevcut bir darbeyi uygulama yeteneğinden geri çekilmeye zorlanabilir.Bir standart bir yourristorda, bir kez daha IGBTs gibi güç transistimalleri için ayrılmış bir şekilde devre dışı bırakılabilir.

GTO Teknolojisinin Tarihi Gelişimi

GTO yourristors ilk olarak 1970'lerde ve 1980'lerde standart bir yourristor'ın evrimi olarak tanıtıldı, kontrol edilebilir dönüşlü geçişin nerede gerekli olduğunu ve GTO'ların mevcut derecelendirme noktalarının yüksek çözünürlükte olduğu gibi, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte ortaya çıktı.

GTO vs. Geleneksel Thyristors ve IGBTs

Geleneksel senristokratlara kıyasla (SCRs), GTO'lar zorlanma devrelerine ihtiyaç duyuyorlar (sistem büyüklüğü, ağırlık ve bileşen sayılarını azaltırlar).Bu, rüzgar türbinindeki nacelles'in hangi uzayın şarj edilebilir bir kaç MW'a karşı olduğunu savunuyor, ancak GTO'lar çok daha düşük yüksek gerilim ve mevcut düzeylerde farklı avantajları tutabilirler (üç GBDD)

GTO kanallarının Rüzgar Türbinde Rolü

Modern değişken hızlı rüzgar türbinleri jeneratör ve ızgara arasındaki bir güç dönüştürücü arayüzü kullanır. Bu dönüştürücü genellikle iki aşamadan oluşur: değişken-fretleri dönüştüren bir jeneratör-fretrasyon, jeneratörden DC bağlantıya kadar değişken-güçlü AC ve sabit-yansiyona geri dönüşen bir motor jeneratörü (GTO tabanlı dönüştürücüler) için DC-svücut dönüştürücüler, özellikle de ağ geçidinden faydalanarak ağ geçidine kadar ağ geçidini çalıştırırlar.

Back-to-Back Topology with GTOs

Rüzgar türbinleri için tipik geri dönüş gerilimi kaynağı dönüştürücü, iki seviye veya üç seviyeli topoloji kullanır. GTO'lar genellikle üç seviyeli nötr noktalı (NPC) konfigürasyonlarını azaltır ve daha küçük filtreler kullanarak yüksek gerilimler sağlar.GTO'lar ve iki yönlü diyotlar, iki boyutlu gerilim aralığına bağlı olarak üç gerilim seviyelerinin tümünün tamamının sabitlenmesini sağlar.Bu, çıktı gerilim dalgasını azaltır ve gerilimi azaltır.

Grid-Side İnme GTOs Kullanıyor

Ağa-side inverterlerinde, birincil görevler sürekli DC bağlantı gerilimi, aktif ve reaktif gücü korumak ve ağ geçidindeki daha düşük olan 1 kHz'ye kadar frekansları genellikle 500 Hz'den 1 kHz'ye kadar çalışır, bu daha düşük güç yoğunluğuna kıyasla daha düşük olur ve daha düşük frekanslı ölçümler sağlar.GTO'nun kontrol cihazları, ağ geçidindeki yüksek kontrol sistemleri gibi gelişmiş sistemlere de sahiptir.

GTO-Based Systems'in Teknik Avantajları

  • [FONT:0) Yüksek gerilim ve mevcut kullanım yetenekleri:) GTO'lar 9 kV'ye kadar engelleyebilir ve cihaz başına 6 kA'ya kadar sürebilir, onları 10+ MW rüzgar türbinleri karmaşık seri bağlantıları olmadan ideal hale getirir.
  • [FONT:0) Yüksek güvenilirlik ve sağlamlık: [Döneticiler doğal olarak sağlam, mevcut ve yüksek eklem sıcaklıklarını, rüzgar türbini ortamlarında çevrimleri ve ağ rahatsızlıkları ile ortaklığa dayanabileceklerdir.
  • [FONT:0) Düşük iletim kayıpları yüksek akımlarda: Bununla birlikte, düşük akımlarda bir IGBT'den daha yüksek olmasına rağmen, çok-kA seviyelerindeki gerilim düşüşü nispeten düşük ve ileri gerilim ısı katsayı olumlu, paralel bir işlemdir.
  • [FONT:0]Establish üretim üssü ve alan deneyimi: [DFLT:1] Sanayi ve traksiyon uygulamaları ile dağıtım anlaşmaları, GTO'ların iyi düşünülmüş başarısızlık modları ve kanıtlanmış güvenilirlik verilerinin, rüzgar çift operatörleri için riskin azaltılması anlamına gelir.
  • [FONT:0) SCR'lere kıyasla basitleştirilmiş sinubber tasarımı: [Döneticiler kapı kontrolü altında kapatılabilir, snubber devresi sadece yük akımının tam anlamıyla yorumlanması gerekir, bileşen sayı ve kayıpları azaltır.

Meydanlar ve Mitigation Strategies

  • [FONT:0]Complex kapı sürücü devreleri: Kapı sürücüsü yüksek mevcut bir nabız (günde mevcut olanın% 10'una kadar) dönüş sırasında, büyük depolama kapasitörleri ve dikkatli PCB düzeni gerektiren çözümler, yerel enerji depolama ve izolasyonu kullanarak entegre kapı sürücüleri kullanarak, dönüş sinyalleri ile bağlantı kurmalı.
  • [FONT:0) IGBTs ile kıyaslanan yüksek hızlar: [Döneticileri GTO'larda dönüş hızı uzun olabilir, daha yüksek frekanslarda kayıpların arttırılmasını sağlar. Mitigation, daha düşük geçiş frekanslarında işletim gerektirir (örneğin, 500 Hz) ve cihazı düşük yüksek geçiş frekanslarını emülerek daha yüksek geçiş frekanslarını uygulamaktadır.
  • [FONT:0] Katı soğutma sistemleri için gerekli: [Dönemli: [Dönemli:0]GTO'lar hem de geçiş sırasında önemli ısıyı ayırıyor. Rüzgar türbinleri dönüştürücüler genellikle büyük ısı parçaları veya sıvı soğutma sistemleri ile zorlanmış hava soğutma sistemleri ile ısı soğutmalı sıvı soğutma sıvıları ısı üniformalarını korumak için kullanılabilir.
  • [FONT:0)Initial maliyet primi:[Dönetici: 0DDD) GTO modülleri ve özel kapı sürücüleri IGBT modüllerinden daha fazla ampere mal olur. Ancak, sistem düzeyinde maliyet çok yüksek olabilir çünkü daha az cihaz ve daha basit serisi / parasal düzenlemeler denge-sistem maliyetlerini azaltır (büsler, interzorlar, korumalar).
  • [FONT:0)Turn-off kazan ve sinubber tasarım: Tipik dönüş kazanç (GCT'ye şu anda yeni gelen bir kapı) sadece 3-5, yani kapı, büyük bir geri dönüş elde etmek zorunda kalır.Bu, flütle devreleri sınırlamak ve ikinci parçaya karşı cihazı korumak için gerekli olan. Modern GTO'lar için cihazı korumalı kapı yapıları (örneğin, GCT – kapı, kapı, seninristor) bir araya gelmek gerekir.

Termal Yönetim ve Soğutma Sistemleri

Because wind turbines operate in environments with widely varying ambient temperatures, from arctic cold to desert heat, the thermal design of GTO converters must be robust. GTOs are typically mounted on copper baseplates with direct bonding to heat sinks. For example, a 6 kV/3 kA GTO in a 5 MW wind turbine inverter can dissipate several kilowatts of heat. Cooling methods include forced air with high-velocity fans, liquidSoğuk plakalar ile dolaşıma giren su-glycol karışımı ile soğutma ve hatta iki fazlı buharlı soğutma aşırı durumlarda ısıtıcı soğutmaya izin verirken, soğutma sistemi, 50°C'nin tam bir enerji işlemi gibi en kötü durumdaki koşulları işlemek için tasarlanmıştır.

Kapı Drive Devre Kompleksi

Bir GTO için kapı sürücü ünitesi, yüksek gerilime (örneğin, 10-20 A) ve yüksek akımlı bir dönüş sürücüsü (birkaç yüz amperyazar) ile çok düşük bir kablolama cihazını kullanarak, yüksek gerilim kontrol ekranını korumak için yerel bir kablo kontrol etmek için şarj edilebilir.

Modern Rüzgar Çiftleri'nde Gelişmiş GTO Uygulamaları

Modüler Multi level Converters (MMC) ile GTOs

modüler multi seviyeli dönüştürücü (MMC) mimarisi, HUBE iletimsinde zaten baskın, rüzgar çiftliği koleksiyonu sistemlerinde giderek daha basit bir şekilde kabul edilir.Her aşama kolu DC hatalarıyla ilgili olarak, her bir alt projeksiyon cihazı içeren bir yarı-bridge (veya tam-bridge) özelliği, her bir submodule'nin daha yüksek bir gerilimde çalışabilmesine olanak sağlar (örneğin, 6 kV)

Hatayı kurtarma-Through Capability

Grid kodları, yüksek frekanslı dönüştürücüler kullanarak, yüksek çözünürlükte (özellikle de yüksek çözünürlükte) sabitlenen 10 m için yüksek çözünürlükte bulunan dönüştürücüler kullanarak, dönüştürücüler, kanal devreleri olmadan şiddetli hataları idare edebilir.Instrea geçiş sırasında, dönüştürücüler, yüksek çözünürlükte bir ağ geçidini kullanarak, yüksek çözünürlükte bir araya getirebilir.GTO'ları kullanarak GTO'ları kullanarak, yüksek dalgalanmalar kullanarak (tipik olarak 10 m) şarj edilebilir.

GTO teknolojisinin evrimi devam ediyor, özellikle de pakete entegre edilmiş bir kapı sürücüsüyle birleşiyor ve en fazla uygulamalarda 270.000'den fazla artış elde ediyor.

Bir başka araştırma alanı, yüksek gerilimli GTO benzeri yapılarda silikon yağı gibi geniş bant genişliği materyallerin kullanımıdır. SiC GTO'lar, yüksek çözünürlükte yüksek sıcaklık işlemine (daha yüksek hıza kadar) ve daha düşük hız kaybına yol açabilir. Ancak SiC GTO'lar hala laboratuvar aşamasındadır ve yüksek kapı şarj cihazlarının imalatında zorluklarla birlikte. SiC GTO'nun kombinasyonu yüksek performanslı ve paketleme ile SiC GTO'ya yol açabilir.

Son olarak, dijital ikiz ve tahmin edici bakım teknikleri rüzgar çiftliklerinde GTO dönüştürücülerine uygulanır.GTO dönüştürücüleri izleyerek, kapı sürücü sinyalleri, gerilim kalıpları ve termal çevrimleri izleyerek, operatörler planlı bakım sırasında cihazı giyebilir ve planlanmamış bakım sırasındaki yedekleri tahmin edebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

GTO tabanlı güç dönüşüm sistemleri büyük rüzgar türbinleri çiftlikleri için ilgili ve değerli bir teknoloji olarak kalır, özellikle de çok-megawatt ve orta gerilim segmentlerinde. kanıtlanmış olan yüksek gerilimleri ve mevcutları kanıtlanmış olan güvenilirliği, onları birim ve deniz rüzgar çiftlikleri için en yüksek 10 MW'lık bir araya getirmek için güçlü bir seçim yapar, GTO'ların (ve onların birleşme ve geliştirmeleri için) ileri teknolojideki dönüştürücü sistemlerin rolü, yüksek enerji sınırlamaları ile devam eder.

[0]Daha fazla okuma için, kapıdaki Wikipedia makalesini düşünün[Dönetici:2|Dönetici:0) ve İLMİNDÜSTRİYE BÖLÜMLER[DÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız.