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- 風力渦輪機中電流傳感器的應用
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2016/3/31
風是空氣團交換的結(jié)果，主要由太陽輻射效應形成的局部甚或大面積溫差而引起。諸如森林、高山和建筑等障礙物會產(chǎn)生影響風速持久變化的湍流。風力渦輪機的轉(zhuǎn)子將風中所含的能量轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動(動)能，從而驅(qū)動發(fā)電機產(chǎn)生電流。
風能以及由此可以使用的量與風速的立方成正比。在由轉(zhuǎn)子直徑而計算出的轉(zhuǎn)子面積和從流經(jīng)該面積的風而產(chǎn)生的能量之間還存在著一個簡單的相關關系。當風速超出一個固定限值時，為了避免機械和/或電氣過載，風能渦輪機必須配有功率控制器。一般來說，發(fā)電機的額定功率是一個必須給予關注的閾值電平。
還有一個同樣重要的功率控制原因。為了給電網(wǎng)提供持續(xù)的電能，盡管風速每秒都在變化，使發(fā)電機以最佳狀態(tài)運行還是必要的。
渦輪機使用各種功率控制�？刂瞥潭瓤梢酝ㄟ^轉(zhuǎn)子葉片被動或主動實現(xiàn)。被動限制可以通過一種特殊形狀的單轉(zhuǎn)子葉片而實現(xiàn)。在一定的風速下，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的氣流突然消失(所謂的失速)，轉(zhuǎn)子也停止轉(zhuǎn)動(失速控制)。
現(xiàn)在的大型風力渦輪機通常采用主動功率控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片處于其縱向軸內(nèi)(節(jié)距控制)。通過調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)子平面有關的葉片角度，可能控制的不僅僅是發(fā)電機功率。在較高風速下，轉(zhuǎn)子葉片可以轉(zhuǎn)子快速停止的方式扭轉(zhuǎn)。小功率電氣驅(qū)動器通常用于這種用途。在某些逆變器內(nèi)，小型和PCB安裝電流傳感器應用非常廣泛。這些傳感器是轉(zhuǎn)換器閉環(huán)控制的一部分，因此可以快速反應。當與發(fā)電機的智能功率控制同時使用時，可以確保在風能渦輪機(WET)啟動之后在一個很寬的風速范圍內(nèi)為電網(wǎng)提供持續(xù)功率，直到渦輪機在上限風速時停機為止。
偏航控制
轉(zhuǎn)子一直與風向垂直很重要。有兩個原因，一是可以確保風流經(jīng)過最大轉(zhuǎn)子面積，因而從風中獲得最多能量；第二個原因是通過確保轉(zhuǎn)子葉片在每次旋轉(zhuǎn)中不會來回伸縮，從而避免轉(zhuǎn)子葉片的非均勻負載。
商用大型風力渦輪機通常稱為迎風機，即轉(zhuǎn)子面對塔前面的風，但這是一個不穩(wěn)定的狀態(tài)。因此，整流罩和轉(zhuǎn)子必須通過電動機的作用積極地轉(zhuǎn)到風的方向。此外， 制動器還可用于確保整流罩不會由于風向小的短時間改變而發(fā)生扭轉(zhuǎn)。為了對驅(qū)動器進行最佳定位，各個轉(zhuǎn)換器內(nèi)的傳感器對電流進行連續(xù)測量。電路控制器的質(zhì)量 和反應時間最終由電流傳感器的設計和性能而確定。這就是具有小電流額定值的閉環(huán)電流傳感器應用在這種場合的原因。
除了具有極好的線性度以及因此的極好精確度之外，閉環(huán)電流傳感器本身還具有高帶寬以及快速的反應時間等優(yōu)點。
從風中獲得電能并將其送進主網(wǎng)。風力渦輪機制造商已經(jīng)開發(fā)了用于該種用途的具有競爭力的系統(tǒng)。實際上，每臺風力渦輪機都配有一臺異步發(fā)電機或一臺同步發(fā)電機。
通過應用閉環(huán)原理，可實現(xiàn)一種快速反應傳感器，從而為逆變器內(nèi)的功率半導體器件提供短路保護-對于維護困難而費用又昂貴的近海區(qū)風能渦輪機來說，這一優(yōu)點不可估量。
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