Comparaison entre générateur asynchrone et générateur synchrone
En Allemagne, la première éolienne à grande échelle à vitesse variable (3 MW, diamètre du rotor jusqu’à 10 m) est née en 1980, mais le projet n’a pas eu beaucoup de succès en raison de problèmes mécaniques. À cette époque, le coût des appareils électriques était assez élevé. Par conséquent, les équipements de production d'énergie éolienne utilisaient souvent un générateur asynchrone à double alimentation à faible glissement pour économiser le coût du convertisseur.
L'équipement éolien de 750kw à vitesse variable ou encore plus grand qui était réellement utilisé à des fins commerciales est né au Danemark et en Allemagne en 1995.
La Dennis Equipment Factory a commencé à concevoir des équipements éoliens à vitesse constante. Cela est principalement dû au fait que la vitesse du vent au Danemark est relativement stable par rapport à l'Allemagne. Cependant, pour les éoliennes de plus de 1 MW, ils ont également adopté un système de changement de rapport en raison du problème de conception de la boîte de vitesses. Mais au début, l’usine d’équipement de Dennis utilisait encore une petite barbotine, ce qui rend le système à double alimentation plus économique.
En 1988, la première centrale éolienne de 50 kW était équipée d'un générateur synchrone et d'un convertisseur à thyristor à six impulsions. Plus tard, un convertisseur 12 impulsions a été utilisé, mais en raison de la distorsion harmonique, cette technique n'a pas duré. Le système asynchrone à double alimentation de 750 kW a débuté en 1993, où la bague collectrice posait problème. Les générateurs produits par une grande société australienne ont également été modifiés cinq fois, mais la durée de fonctionnement est toujours inférieure à deux mois. Un an plus tard, ils ont abandonné le système asynchrone à double alimentation et ont remplacé le générateur asynchrone par un générateur synchrone. Nous avons constaté que, puisque la structure du système synchrone devient plus simple, le coût du convertisseur de système synchrone n’est pas supérieur à celui du système asynchrone à double alimentation.
Sur la figure 1, on peut voir le circuit du système: générateur synchrone, pont redresseur à diodes, surpresseur connecté au bus continu et convertisseur IGBT.
Sur la figure 2, nous pouvons voir: un générateur asynchrone avec une bague collectrice, un pont redresseur IGBT, un bus à courant continu et un convertisseur IGBT. Certaines entreprises utilisent le système.
Un autre avantage du convertisseur côté réseau réside dans les caractéristiques du convertisseur lorsque la tension du réseau change très rapidement.
Le système à double alimentation fonctionne bien lorsque la tension et la fréquence du réseau sont stables. Lorsque vous utilisez le système à double alimentation, lorsque la tension du réseau passe de 100% à 60%, le courant IGBT côté générateur augmentera jusqu'à 4 fois le courant nominal et le couple de l'arbre de la génératrice augmentera également jusqu'à 4 fois le couple nominal. À ce stade, la boîte de vitesses sera détruite. Si vous ne souhaitez pas utiliser de très grands IGBT et que tout le système ne doit pas être endommagé en cas de surtension, vous devez utiliser un shunt côté générateur. Dans les applications éoliennes, il faut tenir compte de la vie de l’IGBT. Afin d'améliorer la fiabilité des générateurs d'énergie éolienne, les IGBT doivent avoir une capacité de cycle de service élevée. Dans cette application, la technologie SKIIP (sans substrat en cuivre, technologie de sertissage) est très populaire, dans l'industrie éolienne, SEMIKRON domine.
