Hur väljer man spänning för en vindturbin?

När en 5 kW vindturbin ansluts till en Deye-omvandlare, ska spänningen ställas in på 240 V eller 380 V? Nyligen stötte en kund från Filippinerna på detta problem.

Den här kunden installerar ett hybridvind-sol-system för sitt projekt för kylförvaring. Han har en Deye-omriktare och behöver köpa en vindturbin och dess regulator från oss, och ansluta dem sedan till sin omriktare. Lösningen som vi har föreslagit, baserat på hans faktiska installationsförhållanden, är en 240 V-vindturbin och motsvarande regulator. Andra leverantörer har dock föreslagit att han använder en 380 V-vindturbin. Kunden är därför osäker på vilken spänningsnivå han ska välja.

Tekniskt sett bör spänningsinställningen för en 5 kW vindturbin generator vara 240 V, vilket är mer rimligt än 380 V.

1. MPPT-verkningsgrad och dynamisk anpassning: Låsning av "optimal punkt"

MPPT-driftområdet för Deye 5kW-omvandlaren är 150V – 425V (hårdvarubegränsningen är 500V). När vindturbinens spänning är inställd på 240V är den likriktade likspänningsutgången från omvandlaren vid nominell hastighet ungefär 240V – 320V. Detta spänningsområde ligger exakt inom omvandlarens "optimala driftpunkt" (det vill säga den mest effektiva delen av kurvan), vilket säkerställer att den kan spåra maximal effekt under 80 % av typiska vindförhållanden.

Men om vindturbin generator 's spänning är 380V, vid nominell vindhastighet eller starka vindbyar, är det mycket troligt att den överskrider 425V. I detta fall kommer omvandlarens MPPT-spårningsfunktion att misslyckas och begränsa effektutgången. Om spänningen ökar till hårdvarugränsen på 500V utlöser det omedelbart överspänningskydd (OVP) och stängs av, eller orsakar permanent skada på de interna IGBT-komponenterna. Därför har 380V-lösningen nästan ingen marginal för fel.

2. Effektiv kraftgenereringstid: 150V starttröskel

Filippinerna har ett typiskt öklimat, och elproduktionskapaciteten för vindturbiner beror till stor del på "starttid" vid måttliga till låga vindhastigheter.

När spänningen för vindkraftverk är 240 V, motsvarar detta Deyes startspänning på 150 V. Den kan därför starta tidigare vid låga vindhastigheter och sedan börja leverera el till nätet. I jämförelse med 380 V-systemet kan den dagliga effektiva elproduktionstiden därför ökas med 15–20 %.

Även om konkurrenter hävdar att deras ledningsförluster är lägre tar 380 V-vindturbinerna längre tid att nå märkspänningen vid låga vindhastigheter. Ännu viktigare är att deras spänningsmarginal är smalare, vilket kan orsaka att PWM-regulatorn ofta utlöser bromsfunktionen "avlasta lasten" vid höga vindhastigheter, vilket avbryter elproduktionen och orsakar onödig mekanisk slitage.

3. Strukturell stabilitet – den främsta överväganden för kylförvaringsprojekt

Vi är en professionell leverantör av anpassade förnybar energilösningar. Innan vi utformar en lösning för våra kunder fördjupar vi vanligtvis vår förståelse av projektets bakgrund och kundens faktiska behov. För detta kylförvaringsprojekt är vår första prioritet att säkerställa långsiktig stabil drift, vilket innebär att vi i första hand måste ta hänsyn till kompatibiliteten mellan vindturbinens spänning och kundens växelriktare. Därför är det mest lämpliga lösningen att använda en 240 V vindturbin-generator i kombination med en motsvarande regulator som ett extra elkälla.

Denna lösning tar full hänsyn till den långsiktiga stabiliteten i hela elkraftsystemet. Den kan tillhandahålla en tillräcklig "säkerhetsbuffert" för PWM-avkopplingslastregulatorn (vilket gör att bromsen kan ställas in på 420 V), så att hela systemet i starka vindförhållanden kan släppa av överskottsenergi smidigt via resistorer istället för att tvinga växelriktaren att gå in i ett säkerhetsläge med "avbrott". Med tillägget av 240 V 5 kW-vindturbinen kan hela det kompletterande sol- och vindkraftsystemet kontinuerligt och stabilt försörja kylutrymmet med el.

Tillverkare av konkurrerande produkter har däremot satt vindturbinens spänning till 380 V, vilket endast fokuserar på teoretiska ledningsförluster och ignorerar kompatibiliteten med växelriktarens MPPT-parametrar. Detta gör att de inte kan tillhandahålla en stabil elförsörjning till kundens kylutrymmen.

Slutligen vill vi betona att kraftgenereringsutrustningen kräver specialiserad kunskap och färdigheter. Vi kommer att balansera effektiviteten och säkerheten i kraftgenereringen och ge våra kunder den mest uppriktiga rådgivningen.