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31.4 : 過渡安定性とシステム制御

成長を続ける風力エネルギーの分野では、過渡安定性解析に風力タービンモデルを組み込むことが不可欠です。誘導機と同期機が主に使用されるモデルで、誘導機はシンプルさと信頼性から広く使用されています。

誘導機は、固定子と回転子によって生成される回転磁界を介して相互作用します。重要なパラメータはスリップです。これは、同期速度と同期速度に対する回転子速度の差です。スリップは同期速度ではゼロ、モータ駆動時は正、発電時は負です。機械力学には、慣性定数 (H) とトルク差 (T_m−T_e) が関係します。

シングルケージ誘導機の簡略化された電気モデルは、固定子抵抗と過渡リアクタンスの背後の等価電圧を表します。主要なパラメータには、回転子の開回路時定数と、漏れリアクタンスと磁化リアクタンスから得られる同期リアクタンスが含まれます。

電気トルクと端子実効電力注入は、機械の内部電圧と電流によって決まります。誘導機は通常、無効電力を消費し、負の値で示されます。

風力タービンモデルには 4 つの型があります。

1 型と 2型: これらのモデルは誘導発電機を使用します。1 型は固定ローター抵抗を持ちますが、2 型は可変ローター抵抗を使用して制御を向上させ、機械の時定数と出力に影響を及ぼします。

3 型および 4 型: これらの高度なモデル (二重給電非同期発電機およびフルコンバータシステム) では、有効電力と無効電力の両方を制御できます。3 型では、コンバータを使用してローター電流を制御し、広い速度範囲を実現します。4 型では、発電機をグリッドから切り離し、柔軟な制御を提供し、タービンのダイナミクスとの機械的結合を排除します。

風力タービン機械モデルを理解するには、正確な安定性分析のために電気部品と機械部品の相互作用を分析する必要があります。

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Wind EnergyWind Turbine ModelsTransient Stability AnalysisInduction MachinesSynchronous MachinesSlipInertia ConstantTorque DifferenceElectrical ModelReactive PowerType 1 GeneratorType 2 GeneratorType 3 GeneratorType 4 GeneratorDoubly Fed Asynchronous GeneratorsFull Converter Systems

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