بخشی از مقاله
چکیده:
سیستم تبدیل انرژی باد کوچک ،به سرعت همراه با های بزرگ برای تولید الکتریسیته در کاربردهای متصل به شبکه و نا متصل به شبکه رشد یافته ست. ها به عنوان سیستم های مرکبی در نظر گرفته می شوند که شامل سیستم های فرعی مکانیکی مانند رتور و سیسستم های فرعی الکتریکی مانند کانورتر، اینورتر،یکسوساز ، کنترل کننده و بار می باشند.
نقص در هرکدام از سیستم های فرعی می تواند باعث خسارات عمده ای شود. این موضوع زمانی شدیدتر است که سیستم نامتصل به شبکه با عدم وجود توان روبروست. بنابراین نیاز به محاسبات قابلیت اطمینان کوچک به منظور رسیدن به آرایشی کارامد و موثر می باشد تمامی توربین های بادی و تجاری کوچک بر پایه ی هستند سیستم توان شرطی برای یک اتصال شبکه ی مبتنی بر آرایش شامل نیازمند یک یکسوساز ،کانورتر بوست و اینورتر متصل به شبکه می باشد.
مقدمه:
سیستم تبدیل انرژی باد کوچک،به سرعت همراه با WECSهای بزرگ برای تولید الکتریسیته در کاربردهای متصل به شبکه و نا متصل به شبکه رشد یافته ست. WECS ها به عنوان سیستم های مرکبی در نظر گرفته می شوند که شامل سیستم های فرعی مکانیکی مانند رتور و سیسستم های فرعی الکتریکی مانند کانورتر، اینورتر،یکسوساز ، کنترل کننده و بار می باشند. نقص در هرکدام از سیستم های فرعی می تواند باعث خسارات عمده ای شود. این موضوع زمانی شدیدتر است که سیستم نامتصل به شبکه با عدم وجود توان روبروست.
بنابراین نیاز به محاسبات قابلیت اطمینان WECSکوچک به منظور رسیدن به آرایشی کارامد و موثر می باشد.تمامی توربین های بادی و تجاری کوچک بر پایه ی PMG هستند سیستم توان شرطی برای یک اتصال شبکه ی مبتنی بر آرایش شامل PMG نیازمند یک یکسوساز ،کانورتر بوست و اینورتر متصل به شبکه می باشد.
آنالیز قابلیت اطمینان چنان سیستمی به طور عمده تحت تاثیر متغییرهای وابسته می باشد.بنابراین لازم است که دامنه ی اثر آنها بر روی قابلیت اطمینان سیستم را مشخص کنیم. در محاسبات قابلیت اطینان جریان و ولتاژ مکانیکی به عنوان متغییرهای وابسته در نظر گرفته می شود از آنجا که بر اساسدما و سایر متغییرها شدیدا تحت تاثیر قرار می گیرند. قابلیت اطمینان چنین سیستمی با آرایش های مختلف متفاوت خواهد بود.هرچند مطالعات جدید بیشتر برآن است که که به جای PCS قابلیت اطمینان و پیشرفت اینورتر را بررسی کند.
بیشتر محاسبات قابلیت اطمینان براساس اطلاعات قابل دسترسی به دست آمده توسط هندبوک نظامی است .
براساس هندبوک نظامی می توان یک آنالیز مقایسه ای از محاسبات قابلیت اطمینان سیستم های تبدیل مختلف را انجام داد اگرچه عدم وجود فاکتورهای محیطی و استرسی می تواند محدودیت های شدیدی را بر مقادیر قابلیت اطمینان محاسبه شده اعمال کند.
در یک ترکیب بندی شامل یکسوکننده ، کانورتر و اینورتر اطلاعات قابلیت اطمینان هر کدام از آنها برای تعیین قابلیت اطمینان PCS کمک کننده هستند.
قابلیت اطمینان
اگرچه قابلیت اطمینانی که بار اول توسط محاسبات قابلیت اطمینان با استفاده از روش های آماری خالص - از اطلاعات داده شده توسط تولید کنندگان یا اطلاعات حاصل از هندبوک نظامی که یکسوساز ،کانورتر و اینورتر را به عنوان یک سیستم کل در نظر می گیرد. - انجام می شود می تواند نامشخص باشد .اگرچه اجزای زیادتر در PCS قابلیت اطمینان کمتری رانشان می دهد و برعکس اما اثر متغییرهای وابسته می تواند متفاوت باشد و بنابراین منجر به تغییر در قابلیت اطمینان شود.
همچنین نیاز ارزیابی قابلیت اطمینان برای PCS یک توربین بادی کوچک متصل به شبکه برای بهینه سازی عملکرد سیستم به همان اندازه ی قیمت اساسی است.
در اینجا یک سری محاسبات قابلیت اطمینان اجزاء را با در نظر گرفتن دما به عنوان یک متغیرِ وابسته،چنانچه معمولا در محاسبات در نظر گرفته می شود درتست های طول عمر در نظر می گیریم تا به بهره های اصلی در پیش بینی قابلیت
اطمینان یک PCS برسیم.
در اینجا از زمان بین نقص ها استفاده می شود که معمولا بهترین و پرکاربردترین پارامتر در محاسبات قابلیت اطمینان سیستم ها است.
در الکترونیک قدرت برای اتصال توربین های بادی کوچک به شبکه در طول سالیان متمادی از کانورتر مبتنی بر SCR به AC DC AC تغییر پیدا کرده است. این تغییرکه منجر به تزریق هامونیک کمتر به شبکه شده بر اساس قیمت پایین پردازنده ی سیگنال دیجیتال و ادوات توان تازه مانند IGBT و MOSFET توسعه یافته است،مفهوم طراحی توربین بادی ژنراتور القایی با سرعت ثابت به PMG با سرعت متغیر تغییر کرده است .
شکل 1 ادوات متصل به شبکه را نشان می دهد. این آرایش یک PCS را به کار می برد که شامل یک یکسوساز سه فاز،یک کانورتر بوست و یک اینورتر متصل به شبکه است . کانورتر بوست ولتاژ DCمورد نیاز اینورتر را افزایش می دهد.
کانورتر بوست و اینورتر برای استخراج توان بهینه،ضریب تبدیل مناسب واطمینان در سرعت های مناسب کنترل میشوند.اشکال این پیکره بندی استفاده از اینورتر است. همواره قابلیت اطمینان چنان اینورتر متصل به شبکه ای مهم است. بنابراین مطالعات متفاوتی برای افزایش قابلیت اطمینا ن آن انجام شده است.یک فاکتور برجسته که باعث کم شدن قابلیت اطمینان می شود گرمای تولید شده حاصل از اتلاف توان است زمانی که جریان در طول سوییچ های نیمه هادی جریان پیدا می کند. کاهش در گرمای تولید شده می تواند قابلیت اطمینان را افزایش دهد.به علاوه فن های کنار اینورتر طول عمر محدودی دارد ..با این وجود جنبه های دیگری هم مثل رطوبت و ... وجود دارد که نیاز به توجه دارد.
نقص های سیستم های بادی کوچک
دسترسی به اطلاعات طولانی مدت برای ارزیابی تکنیکی و اقتصادی فرآیندها بسیار مهم می باشد. به دلیل سن های مختلف توربین های بادی مختلف ، نو و محل آنها در جهان اطلاعات قابلیت اطمینان ونقص طولای مدت برای سیستم های توربین بادی موجود است. این اطلاعات شناسایی بسیاری از نقص های احتمالی سیستم های فرعی را در WECSآسان می کند.
توزیع تعداد نقص ها در شکل 2 نشان داده شده است که مشخص می کند که مجموع شیب های نقص های مربوط به سیستم های فرعی الکتریکی در مقابل سیستم های فرعی مکانیکی بیشتر است
