31.6 : Controllo del regolatore della turbina

Il controllo del regolatore della turbina è fondamentale per mantenere la stabilità del sistema di alimentazione bilanciando la potenza meccanica in uscita dalla turbina con la richiesta di carico elettrico. Questo meccanismo assicura che la frequenza del generatore e la velocità del rotore siano entro limiti accettabili durante le variazioni di carico. Le unità turbina-generatore immagazzinano energia cinetica grazie alle loro masse rotanti; questa energia viene rilasciata per soddisfare i requisiti di carico quando il carico aumenta. La coppia elettrica delle turbine aumenta per soddisfare la richiesta, mentre la coppia meccanica rimane inizialmente costante, causando la decelerazione della turbina-generatore, un calo della velocità del rotore e un corrispondente calo della frequenza elettrica.

La frequenza del generatore funge da segnale di controllo per la potenza di uscita meccanica della turbina. La relazione frequenza-potenza in stato stazionario mostra che le variazioni nella potenza di uscita meccanica della turbina sono proporzionali alla deviazione di frequenza e alle variazioni nelle impostazioni di potenza di riferimento. La costante di regolazione è la pendenza della relazione tra deviazione di frequenza e variazione della potenza di uscita meccanica, in genere espressa in Hz/MW, con un valore standard di 0,05 per unità.

Uno schema a blocchi turbina-regolatore include un blocco costante di regolazione che converte la deviazione di frequenza in una variazione di potenza in uscita, un blocco ritardo temporale che modella i ritardi associati al regolatore e limitatori di potenza in ingresso e in uscita di riferimento di velocità.

Per le turbine eoliche, la potenza in uscita è controllata modificando l'angolo di inclinazione delle pale. Quando la potenza del vento supera la capacità nominale, le pale vengono inclinate per limitare la potenza meccanica. Per le turbine eoliche di tipo 3 e di tipo 4, il controllo del passo comporta la misurazione della velocità della turbina, la combinazione di segnali per la velocità desiderata, l'uscita elettrica e la potenza di regolazione ed infine la regolazione dell'angolo delle pale per mantenere la potenza in uscita desiderata.

Un controllo efficace del regolatore della turbina garantisce il funzionamento stabile del sistema di alimentazione bilanciando la potenza meccanica con il carico elettrico, mantenendo la velocità del rotore e la frequenza del generatore e fornendo risposte rapide alle variazioni di carico per prevenire l'instabilità.