31.4 : الاستقرار المؤقت وضوابط النظام

في مجال طاقة الرياح المتنامي، يعد دمج نماذج توربينات الرياح في تحليل الاستقرار المؤقت أمرًا ضروريًا. تعد الآلات الحثية والمتزامنة هي النماذج الأولية المستخدمة، وتعد الآلات الحثية شائعة بسبب بساطتها وموثوقيتها.

تتفاعل الآلات الحثية من خلال المجال المغناطيسي الذي يولده الجزء الثابت والجزء الدوار. والمدخل الأساسي هو الانزلاق، وهو الفرق بين السرعة المتزامنة وسرعة الدوار بالنسبة للسرعة المتزامنة. يكون الانزلاق مساويًا للصفر عند السرعة المتزامنة، وموجبًا عند التشغيل، وسالبًا عند التوليد. وتتضمن الديناميكيات الميكانيكية ثابت القصور الذاتي (H) وفرق عزم الدوران (T_m−T_e).

يمثل النموذج الكهربائي المبسط لآلة تحريضية ذات قفص واحد الجهد المكافئ خلف مقاومة الجزء الثابت والمفاعلة العابرة. تتضمن المعلمات الرئيسية ثابت زمن الدائرة المفتوحة للجزء الدوار والمفاعلة المتزامنة المستمدة من مفاعلة التسرب ومفاعلة المغناطيسية.

يتم تحديد عزم الدوران الكهربائي وحقن الطاقة الحقيقية الطرفية من خلال الفولتية والتيارات الداخلية للآلة. تستهلك آلات الحث عادةً طاقة تفاعلية، يشار إليها بقيمة سالبة.

تنقسم نماذج توربينات الرياح إلى أربعة أنواع مختلفة:

النوع 1 والنوع 2: تستخدم هذه النماذج مولدات حثية. يتميز النوع 1 بمقاومة دوارة ثابتة، بينما يستخدم النوع 2 مقاومة دوارة متغيرة لتحسين التحكم، مما يؤثر على ثابت زمن الآلة وناتج الطاقة.

النوع 3 والنوع 4: تسمح هذه النماذج المتقدمة (المولدات غير المتزامنة ذات التغذية المزدوجة وأنظمة المحول الكامل) بالتحكم في كل من الطاقة الحقيقية والتفاعلية. يستخدم النوع 3 محولات للتحكم في تيار الدوار، مما يوفر نطاق سرعة واسع. يفصل النوع 4 المولد عن الشبكة، مما يوفر تحكمًا مرنًا ويزيل الاقتران الميكانيكي بديناميكيات التوربين.

يتضمن فهم نماذج آلات توربينات الرياح تحليل تفاعل المكونات الكهربائية والميكانيكية لتحليل الاستقرار الدقيق.