Por qué las pruebas de generadores de turbinas eólicas no se ajustan al manual de pruebas de motores
Un generador de turbina eólica es, mecánicamente, El caso de uso más inverso de un banco de pruebas de motores.: en lugar de conducir un dispositivo bajo prueba y medir su salida, el banco tiene que impulsar el generador a través de un sistema altamente variable, perfil de velocidad y par impuesto externamente: ráfagas de viento, transitorios de tensión del lado de la red, y eventos de funcionamiento de bajo voltaje, y validar que el generador y su convertidor de potencia respondan correctamente. Esta es una postura de prueba fundamentalmente diferente a la de caracterizar la propia salida de un motor..
¿Qué hace que las pruebas de generadores de turbinas eólicas sean diferentes?
- Par de entrada altamente variable, par no comandado: La carga de viento real es estocástica: ráfagas, cizalladura del viento, Efectos de sombra de la torre, y el banco de pruebas debe reproducir esta variabilidad. (a través de perfiles de par de viento grabados o sintetizados) en lugar de aplicar suave, rampas de par comandadas
- Solución de fallos en el lado de la red: Los códigos de red en la mayoría de los mercados exigen que las turbinas eólicas permanezcan conectadas y apoyen la red durante las caídas de voltaje. (Pasarela de bajo voltaje / LVRT) en lugar de desconectarse: probar esto requiere que el banco y su emulador de red inyecten caídas de voltaje controladas mientras el generador está bajo carga mecánica.
- Diferencias de topología de convertidor completo o DFIG: Generadores de inducción doblemente alimentados (DFIG) y los generadores de imanes permanentes de convertidor completo tienen diferentes requisitos de prueba: los sistemas DFIG necesitan pruebas del convertidor del lado del rotor en todo el rango de deslizamiento, mientras que los sistemas de convertidor completo colocan toda la caracterización eléctrica en la etapa del convertidor de potencia.
- Pruebas del sistema de cabeceo y guiñada.: Más allá del generador principal, motores de paso (control del ángulo de la hoja) y motores de guiñada (orientación de la góndola) tienen sus propios ciclos de trabajo (frecuentes), par moderado, operación de alto número de ciclos, distinta del perfil de servicio continuo del generador principal
Elementos de prueba principales para generadores de turbinas eólicas
1. Prueba de perfil de par de viento variable
El banco impulsa el generador a través de una serie temporal de par de viento registrada o sintetizada. (incorporando turbulencia, ráfagas, y cortar) en lugar de rampas suaves, verificar la salida de potencia del circuito de control del generador y del convertidor correctamente bajo una variabilidad realista.
Métricas clave: Precisión de seguimiento de energía bajo entrada variable, tiempo de respuesta a transitorios de par.
2. Pasarela de bajo voltaje (LVRT) Cumplimiento
Con el generador bajo carga mecánica., El emulador de red del banco inyecta una caída de voltaje que coincide con el perfil LVRT del código de red aplicable., verificar que el generador/convertidor permanezca conectado, limita adecuadamente la corriente de falla, y recupera la potencia de salida dentro del tiempo especificado.
Métricas clave: Éxito del recorrido contra el perfil de voltaje-tiempo del código de red, inyección de corriente reactiva durante la falla, tiempo de recuperación post-falla.
3. Control de potencia reactiva y factor de potencia
Los códigos de red generalmente requieren que los generadores eólicos admitan el control de voltaje/potencia reactiva en un rango específico: el banco verifica que el convertidor entregue potencia reactiva comandada con precisión en todo el rango operativo del generador., no sólo a la potencia real nominal.
Métricas clave: Precisión de la potencia reactiva vs.. dominio, rango de factor de potencia alcanzable en varios niveles de potencia real.
4. Mapeo de eficiencia y pérdidas en todos los intervalos de velocidad del viento
Dado que una turbina pasa la mayor parte de su vida operativa por debajo de la velocidad del viento nominal, La eficiencia debe caracterizarse en toda la gama de puntos de operación. (carga parcial a nominal), no solo en el punto de diseño nominal: esto impulsa las estimaciones de producción anual de energía más que la eficiencia máxima por sí sola.
Métricas clave: Eficiencia en cada contenedor operativo de velocidad del viento, Eficiencia promedio ponderada frente a una distribución eólica representativa..
5. Prueba del ciclo de trabajo del motor de cabeceo y guiñada
Los motores de cabeceo y guiñada se prueban por separado frente a su propio recuento de ciclos alto., Perfil de servicio de torque moderado: verificar que mantengan la posición con precisión y sobrevivan el número de ciclos esperado durante la vida útil de la turbina., una validación muy diferente a la prueba de funcionamiento continuo del generador principal.
Métricas clave: Precisión de posición bajo carga, ciclos hasta fallar en el servicio nominal.
Qué significa esto para la selección del banco de pruebas
Un programa de pruebas de generadores de turbinas eólicas necesita un banco capaz de impulsar perfiles de par muy variables. (no solo rampas comandadas), un emulador de red para LVRT y pruebas de potencia reactiva, y capacidad de prueba separada para actuadores de paso/guiñada con su perfil de trabajo de ciclo alto distintivo: un énfasis de configuración diferente al de las pruebas de motores industriales o automotrices., aunque construido sobre los mismos principios subyacentes de prueba de electrónica de potencia y dinamómetro de cuatro cuadrantes.
Si su equipo está validando generadores de turbinas eólicas o sus sistemas de cabeceo/guiñada, habla con nuestro equipo de ingeniería sobre la configuración de un banco de pruebas para la topología de su generador y los requisitos del código de red.
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