31.6 : Управление турбиной-регулятором

Управление турбинным регулятором имеет решающее значение для поддержания стабильности энергосистемы путем балансировки механической выходной мощности турбины с электрической нагрузкой. Этот механизм гарантирует, что частота генератора и скорость ротора находятся в допустимых пределах при изменении нагрузки. Турбогенераторные агрегаты запасают кинетическую энергию благодаря своим вращающимся массам; эта энергия высвобождается для удовлетворения потребности в нагрузке при её увеличении. Электрический крутящий момент турбин увеличивается для удовлетворения потребности, тогда как механический крутящий момент изначально остается постоянным, вызывая замедление турбогенератора, падение скорости ротора и соответствующее падение электрической частоты.

Частота генератора служит в качестве управляющего сигнала для механической выходной мощности турбины. Установившееся соотношение частоты и мощности показывает, что изменения выходной механической мощности турбины пропорциональны отклонению частоты и изменениям в опорных настройках мощности. Константа регулирования — это наклон зависимости между отклонением частоты и изменением выходной механической мощности, обычно выражаемый в Гц/МВт, со стандартным значением 0,05 на единицу.

Структурная схема регулятора турбины включает в себя блок констант регулирования, преобразующий отклонение частоты в изменение выходной мощности, блок задержки времени, моделирующий задержки, связанные с регулятором, а также ограничители входной и выходной мощности задания скорости.

Для ветровых турбин выходная мощность контролируется путем изменения угла наклона лопастей. Когда мощность ветра превышает номинальную мощность, лопасти наклоняются для ограничения механической мощности. Для ветровых турбин типа 3 и типа 4 управление наклоном включает измерение скорости турбины, объединение сигналов для желаемой скорости, электрической мощности и заданной мощности, а также регулировку угла наклона лопастей для поддержания желаемой выходной мощности.

Эффективное управление турбиной-регулятором обеспечивает стабильную работу энергосистемы за счёт балансировки механической мощности с электрической нагрузкой, поддержания скорости ротора и частоты генератора, а также быстрого реагирования на изменения нагрузки для предотвращения нестабильности.