1.INTRODUCERE
Energia nucleara poate fi produsa prin fisiune si prin fuziune, in reactoarele nucleare.
In fisiune sunt folositi atomi grei cum este uraniul care se dezintegreaza si genereaza o mare cantitate de energie, iar in fuziune se folosesc atomi usori cum este hidrogenul (se folosesc izotopii hidrogenului deuteriul si tritiul). Desi prin contopirea atomilor se elibereaza o mare cantitate de energie, aceasta reactie este foarte instabila.
1.1. Strategia de valorificare a surselor regenerabile de energie
Sursele regenerabile de energie sunt acele surse existente in mediul ambiant, care pot sa se regenereze continuu sau cu o periodicitate oarecare, consumul carora nu duce la o posibila epuizare, iar existenta lor este independenta de o oarecare activitate consecventa a omului. Astea sunt:
1.2. Istoria energiei eoliene
Primele mori
de vant din Europa erau de tipul moara stalp. Velele se roteau pe un plan
aproape vertical, iar corpul morii de vant era montat pe un stalp central. O
parghie lunga, numita maneta de intoarcere, se prelungea in spate. Cand
directia vantului se schimba, morarul apasa pe maneta de intoarcere pentru a
roti din nou moara cu fata spre vant.
Olandezii au inceput sa foloseasca morile de vant pentru a drena apa de pe
camp. Un sistem consta dintr-o moara de vant ce actiona un mecanism asemanator
cu o roata de apa, care scotea apa. Principalul dezavantaj al morilor de vant
este ca, spre deosebire de rotile de apa, ele nu pot fi folosite daca este
necesara energia continua; daca vantul inceteaza, se opreste si mecanismul.
Morile de vant se mai folosesc
si acum in unele tari pentru macinarea cerealelor. Pompele cu palete multiple,
actionate de vant, sunt folosite pentru a obtine apa din puturi in regiunile
mai izolate, in special in
Fermierii francezi au folosit energia eoliana
pentru a muta apa in bazine de irigare.
In 1985 o pompa de apa bazata pe energia eoliana a fost intodusa in Statele
Unite ale Americi.
In Danemarca energia eoliana a inceput sa fie
folosita in anul 1890 cu sisteme care porneau de la 5 pana la 25 kW.
In anul 1930 un francezul G. J. M. Darrieus a
proiectat un sistem de producere a energiei eoliene in forma de mixer.
In 1941 langa
La fel cum tehnoligia apartinand de energia
solara a acelerat in timpul embargolui de petrol din 1973-1974. energia eoliana
a facut pasi considerabili in dezvoltarea sa. Compania Westinghouse electric a
deschis departamentul de energie (DOE- Departmet of NERGY) NASA a finantand
construirea la scara larga a turbinelor bazate pe energia eoliana, turbina cu
capacitatea cea mai mare a fost construita in
Intre anii 1981 si 1984 6870 de turbine au
fost instalate in
Schimbarile de costuri la electricitatea
produsa cu ajutorul energiei eoliene au scazut de la 14 centi pe KWh in 1985 la
5 centi pe kWh in 1994 facand din energia eoliana un competitor mult mai
puternic pe piata electricitatii.
Fig.1.1
Caracterizarea vantului
Potentialul eolian major se concentreaza pe litoraluri, pe coline si in munti. Dar exista multe alte teritorii cu un potential eolian necesar pentru utilizare. Resursele eoliene depind de relieful pamantului si de prezenta obstacolelor plasate la inaltimi de pana la 100 metri.
De aceea vantul depinde intr-o mai mare masura de relief decat de soare si de conditiile atmosferice. In localitatile montane, spre exemplu, doua suprafete pot avea potential solar egal, insa potentialul vantului poate fi diferit datorita diferentei de relief si directiilor maselor de aer.
Astfel, planificarea locului pentru plasarea instalatiei se face mai detaliat decat montarea unui sistem solar. Energia vantului, de asemenea, este supusa schimbarilor sezoniere ale timpului. Randamentul unei asemenea instalatii este mai mare iarna si diminuat in lunile de vara (in cazul sistemelor solare, situatia este inversa).
In conditiile climaterice din Danemarca, sistemele fotoelectrice sunt efective la 18% in ianuarie si la 100% in iulie. Eficacitatea statiei eoliene este de 55% in iulie si 100% in ianuarie. Astfel, varianta optima pentru obtinerea energiei este combinarea intr-un singur sistem a instalatiilor eoliene si solare. Asemenea sisteme simbiotice asigura o productivitate a energiei electrice superioara in comparatie cu instalatiile eoliene sau fotoelectrice, luate aparte.
Puterea dezvoltata de masele de aer in atmosfera Pamantului a fost evaluate de la nivelul de 3.6*1015W,ceea ce intr-un an echivaleaza cu o energie de 1500.000 Q
Un studiu apartinand dr.Marvin Gustavston de la laboratoarele Lawrence Livormorearata ca ~2% din energie solara incident ape Pamant este disipata sub forma energiei eoliene, iar potetialul maxim de captare si conversie a acesteia este de 4.000Q,adica ~2,7%din totalul energiei vanturilor.
Pe verticala, odata cu cresterea altitudinii, viteza vantului creste. Reducerea de viteza la sol este datorata franarii aerului la frecarea de sol.
Zona topogeo/
viteza,energie
inalta
(m/s;W/m
Mare
deschisa
(m/s;W/m
Zona
litorala
(m/s;W/m
Terenuri
plate
(m/s;W/m
Dealuri si
podisuri
(m/s;W/m
I
>11,0;>
>9,0; >
>8,5; >
>7,5; >
>6,0; >
II
III
IV
V
<7,0; <400
<5,5; <200
<5,0; <150
<4,5; <100
<3,5; <
Potentialul energetic eolian total al tarii noastre se apreciaza a se ridica la valoarea (120…150)*106kWh/an.Potentialul amenajat nu paote depasi 10% din teritoriul tarii ceea ce orespunde la ceva mai mult de 20.000 km2.Admitem o densitate maxima de 10 turbine a 25 kW/km2,turbine avand diametrul rotorului de 15 msi inaltimea stalpaului de 25 m ,rezulta o putere totala instalata de 25*105kW care la o viteza a vantului intre 4 si 15 m/s pe o durata de 3.000 h/an ar produce 15*108kWh/an.Avand in vedere ca la producerea unui kWh energie electrica se consuma 0,3685 kgcc,echivalentul potential eolian amenajabil al tarii noatre este deci de 5,53 mil t/an , o posibila contributie la balanta energetica a tarii ,deloc neglijabila .
La amplasarea unor generatoare eoliene trbuie tinut cont de faptul ca viteza vantului si durata anuala in ore a acestuia nu sunt uniforme pe intreg teritoriul tarii , fapt care influienteaza puternic justificare economica a unei investitii intr-un generator eolian. Pe baza datelor detinute de Institul National de Meteorologie si Hidrologie s-a zonat teritoriul tarii in raport cu durata anuala a vitezelor vantului peste 6 m/s.
Viteza medie anuala a vantului intr-o anumita zona geoagrafica de asemenea un indicator important pentru evaluarea potentialului energetic eolian .
Pe baza datelor inregistrate,in perioada 1961-1980,in ~100 de statii meteorologice amplasate indiferite zone ale tarii s-a constatat ca in zonele montane inalte (>1900 m),viteza medie anuala a vantului atinge 10m/s (Varful Omul 9,8 m/s ;Tarcul 10,2 m/s ;Ceahaul-Toaca 9,6 m/s).In zonele situate la 1400-1500 m viteza medie anuala coboara la 6 m/s.
Zona litoralului este caracterizata de o viteza medie anuala a vantului destul de ridicata (7m/s) cea ce evidentiaza un potential energetic eolian important.sunt si alte zone geografice caracterizate de valori apreciabile ca:muntii Dobrogei (4-5 m/s),partile inalte ale podisului Central Moldovenesc-Pacani-Barlad(4,1 m/s),Galati(4,7 m/s).
In campia din sud tarii –Baragan-vitezele sunt ceva mai reduse (Fundulea 3,2 m/s;Marculesti 3,4 m/s,culoarul Dunarii 3,2 m/s).Valori asemantoare se intalnesc in Podisul Moldovei (Iasi 3,5 m/s ;Tg.Neamt 3,4 m/s) si in cea mai mare parte a Campiei de Vest (Arad 3,2 m/s;Oradea 3,2 m/s).
Viteza vantului creste cu inaltinea de la sol.Asfel din analiza datelor prelucrate la Institutul National de Meteorologie si Hidrologie (INMH),rezulta Campia Romana (intre Bucuresti si Craiova) viteza vantului in registreaza cresteri importante in primii 500 m de la sol si ramane practice constanta pana la ~2000 m, dupa care crste din nou.
Pentru practica intereseaza domeniul cuprins intre 10 si 100 m de la sol in care functioneaza generatoarele eoliene.
Harta potentialului eolian al tarii evidentiaza mai mule zone favorabile in care viteza medie a vantului este de peste 6m/s, inclusiv platoul continental al Marii Negre. Potentialul eolian tehnic exploatabil se ridica la peste 100.000 TJ/an.
2.1. Elemente componente
Turbina eoliena este compusa din:
Pale forma si conceptia lor este esentiala pentru a asigura forta de rotatie necesara. Designul este propriu fiecarui tip de generator electric.
contine generatorul electric si asigura protectia mecanica a acestuia
Pilonul - asigura strucura de sustinere si rezistenta a asamblului superior.
Fundatia - asigura rezistenta mecanica a generatorului eolian.
Palele sau captatorul de energie sunt realizate dintr-un amestec de fibra de sticla si materiale compozite.Ele au rolul de a capta energia vantului si de a transfera rotorului turbinei.Profilul lor este rolul unor studii aerodinamice complexe, de el depinzand randamentul turbinei.Diametrul palelor (sau suprafata acoperita de acestea) este in functie de puterea dorita.
Latimea palelor determina cuplul de pornire, care va fi cu atat mai mare cu cat palele sunt mai late.
Profilul depinde de cuplul dorit in functionare.
Numarul de pale depinde de eoliana. In prezent, sistemul cu trei pale este cel mai utilizat, deoarece asigura limitarea vibratiilor, a zgomotului si a oboselii rotorului, fata de sistemele mono-pala sau bi-pala. Coeficientul de putere este cu 10 % mai mare pentru sistemul bi-pala fata de cel mono-pala, iar cresterea este de 3% intre sistemul cu trei pale fata de doua pale. In plus, este un compromis bun intre cost si viteza de rotatie a captorului eolian si avantaje din punct de vedere estetic pentru sistemul cu trei pale, fata de cel cu doua pale.
Butucul este prevazut cu un sistem pasiv (aerodinamic), activ (hidraulic) sau mixt (active stall) care permite orientarea palelor pentru controlul vitezei de rotatie a turbinei eoliene (priza de vant).
este arborele rotorului turbinei eoliene. Se mai numeste arborele lent, deoarece el se roteste cu viteze de ordinul a 20 - 40 rot/min. Prin intermediul multiplicatorului, el transmite miscarea, arborelui secundar
Fnctionarea turbinei
Functionarea turbinei eoliane se bazeaza pe un principiu simplu. Vantul pune in miscare paletele care la randul lor actioneaza generatorul electric. Sistemul mecanic are in componenta sa un multiplicator de viteza care actioneza direct axul central al generatorului electric. Curentul electric obtinut este livrat direct retelei de curent alternativ spre consunatori.
Ansamblul bloc generator -elice impreuna cu motoarele de reglaj si traductoarele eoliene sunt montate la cota finala a turnului aferent turbinei eoliene. Tabloul electric al turbinei este montat la cota zero, respectiv in interiorul turnului.
In prezent, eolienele sunt, aproape in totalitate cu ax orizontal, cu exceptia modelelor cu ax vertical ca cele cu rotor Savonius si Darrieus, care sunt inca utilizate, dar sunt pe cale de disparitie.
Ultimele inovatii permit functionarea eolienelor cu viteza variabila, respectiv reglarea vitezei turbinei eoliene in functie de viteza vantului.
|
|
|
|
|
|
|
Stocare |
|
Energie cinetica |
|
Energie mecanica |
|
Energie electrica |
|
Retea de distributie |
|
|
|
|
|
|
|
Sarcini izolate |
Constructia si ridicarea turnurilor de sustinere
Exista doua tipuri de turnuri:
Avantajul major este ca sunt mult mai stabile si mai rezistente si suporta mult mai bine vibratiile produse de turbina.
Exista mai multe tipuri de eoliene. Se disting insa doua mari familii: eoliane cu ax vertical si eoliene cu ax orizontal
Indiferent de orientarea axului, rolul lor este de a genera un cuplu motor pentru a antrena generatorul.
Eoliene cu ax vertical
Generatoarele eoliene cu ax vertical ,dintrece mai reprezentative sunt tipurile Darrius si Savonius,functioneaza datorita cupluui creat de diferentele dintre fortele aerodinamice exercitate asupra bordului de atatc si de fuga expuse pe rand vantului.
Generatorul Darrieus s-a impus totusi datorita avantajelor .Simetria verticala elimina necesitatea mecanismelor de orientare,priza de forta plasatala partea inferioara simplifica transmisia,palele rezista mai bine solicitarilor tehnologia necesara este mai simpla decat in cazul generatoarelor cu elice.
Fig4.2 Imaginea unei eoliene Darrieus Fig5.2 Schema rotorului lui Darrieus
Generatorul Savonius are rotorul alcatuit dintr-un ax vertical solidar cu palele reprezentand aproximativ doua sferturi de cilindru.Pe unul si acelasi ax pot fiprinse mai multe perechi de pale decalate, in scopul unifrmizarii cuplului de forte generate de vant.Axul se roteste in doa lagare solidarizate intr-o structura de rezistenta de tip cadru ancorat cu cabluri din otel.
Pe langa avantajele citate la generatorul Drrieus,generatoroul Savonius prezinta in plus avantajul functionarii chiar si la viteze ale vantului mici(min.2,5m/s) ca si avantajul ca face apel la o tehnologie simpla mergand pana la mijloacele artizanale.
Fig.6.2 Schema de principiu a rotorului lui Savonius
Dispunerea amonte a turbinei este cea mai utilizata, deoarece este mai simpla si da cele mai bune rezultate la puteri mari: nu are suprafete de directionare, eforturile de manevrare sunt mai reduse si are o stabilitate mai buna.
3.2. PROBLEME ALE PROIECTARII TURBINELOR DE VANTCUPLATE CU GENERATORUL ELECTRIC
In multe situatii, proiectantii de aplicatii ale turbinelor eoliene de mici dimensiuni de pana la 10-15 kW, in functionare pe o baterie de acumulatoare, au constatat ca turbina nu satisface asteptarile, in sensul ca in conditii de vant nominal, aceasta poate debita doar o fractiune din puterea nominala declarata de fabricant. In mod normal turbinele se califica la functionarea pe o sarcina rezistiva.
Fig. 3.2.
Recomandare pentru generarea de energie eoliana
Avantaje
Dezavantaje
Alternatoare de masina
Foarte slab
Ieftine, usor de gasit, gata asamblate , putere usor de stabilizat
Necesita viteze mari, posibil sa-i trebuiasca reductor, necesita intretinere ridicata
Motoare electromagnetice cu inductie adaptate
Acceptabil
Slab
Ieftine, usor de gasit, usor de adaptat, performante la turatie mica
Puterea generata este limitata de rezistenta interna, ineficiente la turatii mari
Generatoare cu magneti permanenti, constructie proprie
Super
Potential nelimitat, puteri uriase, viteze de lucru extreme (foarte mici si foarte mari), constructie robusta
Presupune materiale speciale, timp si indemanare, ustensile si aparatura.
Motoare curent continuu
Slab
Acceptabil
Merg la viteze mici, gata asamblate, produc curent continuu
Nu merg la puteri mari, intretinere foarte ridicata, rezistenta redusa in timp, randament scazut
Servo-motoare curent continuu fara perii
Acceptabil
Foarte bun
Calitate extrema a mecanismului (opera de arta), randament bun, turatii mici
Nu se gasesc in dimensiuni mari, bobinaj foarte fin nu suporta amperaj mare, trebuie mecanism suplimentar pentru sustinerea rotorului care e fragil
Tabel 4
3.3. TIPURI DE GENERATOARE
Pentru marile puteri (dincolo de 100 kW) se intalnesc sisteme care au legatura cu reteaua si care produc “in bataia vantului”. Prima masina care vine in sprijinul acestor sisteme este generatorul sincron, dar scaderea costului si standardizarea masinii asincrone au condus la o mare dominatie de generatoare asincrone in colivie pana la puteri avand peste ordinul de MW. Masina asincrona in colivie nu necesita o instalare atat de sumara.
Fig.3.4. Antrenarea directa Enercon E-70
3.4. REDRESOARE
Celula
de comutatie este formata de cai de curent care comuta unele dupa altele
in mod ciclic. Numarul de cai de curent pe fiecare celula de comutatie este
notat cu q. Un redresor poate avea
una sau mai multe celule de comutatie conectate in serie sau in paralel.
Numarul de celule de comutatie conectate in serie este desemnat de numarul 
. Numarul K este numarul de celule de comutatie
ale unui redresor aflate in comutatie in acelasi timp. Cu p se noteaza numarul de segmente de sinusoida ale tensiunii
redresate pe perioada tensiunii retelei.
1) dupa tensiunea alternativa de alimentare:
redresoare monofazate alimentate de la reteaua monofazata;
redresoare trifazate alimentate de la reteaua trifazata.
2) dupa tensiunea continua de iesire:
redresoare necomandate (care nu contin decat diode). Ele furnizeaza la iesire o tensiune continua de valoare constanta;
redresoare comandate(care nu contin decat tiristoare) si semicomandate (cu tiristoare si diode). Ele furnizeaza la iesire o tensiune continua de valoare reglabila.
3) dupa polaritatea tensiunii continue de iesire:
redresoare
care dau o tensiune continua de polaritate unica 
Caracteristica externa 
va fi in primul cadran al planului (fig. 3.5.). Ele sunt numite simplu redresoare
sau convertoare cu comutatie naturala pentru un cadran.
redresoare
care furnizeaza la iesire o tensiune continua de polaritate 
Studiul redresoarelor necomandate se poate face dupa unul din criteriile de clasificare mentionate in subcapitolul anterior. S-a ales primul criteriu: clasificarea in redresoare monofazate si trifazate. Chiar daca el prezinta dezavantajul de a nu pune in evidenta relatiile general valabile pentru redresoarele de acelasi tip, ne pare mai simpla o astfel de abordare pentru utilizator, care doreste sa gaseasca caracteristicile unei anumite scheme.
Pentru fiecare schema se va preciza apartenenta ei si apoi se vor generaliza principalele relatii de calcul.
Ø Redresoare monofazate
a) Redresorul monofazat monoalternanta
Fig. 3.7. Efectul cresterii lui L.
b) Redresorul monofazat cu sarcina RL
Inductanta L poate apartine consumatorului (motoare de curent continuu, electromagneti, relee etc.) sau poate fi introdusa ca element separat in serie cu rezistenta de sarcina, pentru “netezirea” undei curentului redresat. Curba curentului este diferita de curba tensiunii de alimentare, curentul circuland si in cursul unei fractiuni din alternanta negativa.
Aceste concluzii sunt general valabile si pentru alte tipuri de redresoare functionand cu sarcini identice.
Redresorul monofazat cel mai utilizat este redresorul in punte.
Valorile medii ale
tensiunilor in gol 
furnizate de catre redresoarele monofazate
sunt:
(3.6.)
unde 
este valoarea de varf a tensiunii totale
secundare
Schema redresorului in
punte, avand transformatorul cu secundarul in stea, este prezentata in fig. 3.9,a.
Cuplajul poate fi de asemenea Dy (fig. 3.9,b). Simbolurile sale sunt PD3
(francez) sau B6 (german). Acesta este alcatuit din doua celule de comutatie cu
punct median (
, q=3).
Dioda celulei
'+' care are anodul la potentialul pozitiv cel mai ridicat va conduce
si va transmite potentialul fazei sale bornei P (borna '+'). Potentialul
bornei P urmareste infasuratoarea pozitiva a sistemului trifazat de tensiuni 
. Asemanator,
dioda celulei '-' care are catodul la potentialul negativ cel mai
coborat va conduce si potentialul bornei Q (borna '-') urmareste infasuratoarea
negativa a sistemului trifazat de tensiuni
Fig.3.9 Redresorul in punte de tip paralel dublu (PD3 sau B6).
La iesirea redresorului se obtine o tensiune
redresata cu 6 pulsuri pe o perioada T
a retelei, care are valoarea de varf egala cu tensiunea dintre fazele secundare
(fig. 3.10).
In fig. 3.10. Formele de unda.
Valoarea maxima a tensiunii inverse la bornele unei diode este:
ai numai curentii de linie se modifica:
Celelalte relatii stabilite pentru cuplajul Yy raman valabile.
Schema electrica de principiu a redresorului in punte de tip serie (S3) se prezinta in fig. 3.11.
Cuplajul transformatorului poate fi Yd sau Dd.
Tensiunile din secundar sunt:
In celula '+' o
dioda incepe sa conduca atunci cand extremitatea infasurarilor la care este
conectata devine pozitiva; in 
si 
conduce (fig. 3.12.).
La momentul 
devine pozitiva, 
intra in conductie in locul lui
La momentul 
intra in conductie dioda 
In cadrul celulei '-' dimpotriva, o dioda intra in conductie in momentul in care extremitatea infasurarilor la care este conectata devine negativa.
La momentul 
intra in conuductie, la 
aceasta este inlocuita de catre 
, iar la 
va conduce dioda 
(fig.3.12).
Fig. 3.11 Redresorul in punte de tip serie (S3).
Unghiul de conductie al
unei diode este 
La fiecare moment se afla in conductie doua diode, una din fiecare celula de comutatie.
Diodele aflate in conductie transmit intre
punctele M si N tensiunile 
de valori pozitive (fig. 3.12). Tensiunea redresata 
are p=6
si valoarea de varf este cea a tensiunilor 
Din formele de unda din fig. 3.12 rezulta:
(
Fig.3.12. Formele de unda pentru redresorul in punte de tip serie S3
; 
(3.23)
3.7. Interactiunile: redresor-sarcina, redresor-retea
3.8. INVERTOARE CU COMUTATIE COMANDATA
Invertoarele sunt convertoare statice de putere continuu-alternativ. Ele transforma o sursa de tensiune (sau curent) continuu intr-o sursa de tensiune (sau curent) alternativa, de amplitudine sau/si frecventa variabila. Ele sunt utilizate ca surse de tensiune alternativa de siguranta sau pentru alimentarea si reglajul vitezei masinilor electrice.
Invertoarele cu tiristoare sunt numite 'cu comutatie fortata',deoarece ele au nevoie de circuite auxiliare speciale pentru blocajul acestora. Aceste circuite contin condensatoare si/sau inductante pentru acumularea energiei necesare blocarii
Invertoarele cu comutatie comandata se pot clasifica dupa mai multe criterii:
3.9 Invertorul in punte monofazata
Fig.3.13. Invertorul de tensiune in punte monofazat
In cazul comenzii cu unda plina:
Fig.3.14. Invertorul trifazat de tensiune(cu sarcina in stea).
Ecuatiile de tensiune ale invertorului trifazat
Pentru constructia formelor de unda ale tensiunilor de iesire de faza si intre faze ale invertorului trifazat functionand cu sarcina in stea echilibrata este utila exprimarea tensiunilor de faza in functie de tensiunile intre bornele de iesire R,S,T si punctul median '0' devenit fictiv prin deschiderea lui K.
Aceste tensiuni mai sunt numite si tensiuni de pol.
Tensiunile 
au suma nula:
dar: 
Facand suma relatiilor (3.25) si tinand seama de (3.26) rezulta:
Inlocuind valoarea (3.26) in fiecare din relatiile (3.27) se obtin tensiunile de faza:
Relatiile (3.28) reprezinta ecuatiile de tensiune ale invertorului trifazat.
Cu relatiile (3.28) tensiunile intre faze se pot scrie:
Din relatiile (3.29) rezulta posibilitatea de calcul a tensinilor de faza in functie de tensiunile intre faze:
Generalitati
Cu invertoarele comandate pe principiul modulatiei impulsurilor in durata (MID) se obtin forme de unda calitativ mai bune, care nu mai trebuie filtrate, sau sunt mult mai usor de filtrat. Realizarea lor a fost posibila odata cu dezvoltarea dispozitivelor semiconductoare care permit comutatia cu frecventa ridicata a unor tensiuni si curenti de valoare mare.
Modulatia in latime permite variatia fundamentalei tensiunii la iesire ca valoare efectiva si frecventa si translateaza spre domeniul frecventelor inalte armonicile tensiunii de iesire, ceea ce explica filtrarea mai usoara.
In acest tip de invertoare, semnalele de comanda sunt generate prin comparatia
intre o unda triunghiulara 
numita unda purtatoare, de frecventa 
de amplitudine 
si o unda de referinta, asemanatoare
ca forma cu cea pe care dorim sa o obtinem la iesirea invertorului, notata cu 
de frecventa 
si amplitudine 
. Comparatia celor
doua unde se face in cadrul unui comparator. Forma undei de referinta poate fi
oarecare, dar este preferata forma sinusoidala, atunci cand dorim sa obtinem o
unda sinusoidala la iesirea invertorului. Frecventa undei de referinta trebuie
sa fie egala cu cea dorita pentru fundamentala undei de iesire. Tensiunea de iesire
a comparatorului, prelucrata, este tensiunea de comanda a dispozitivelor
semiconductoare ale invertorului. Aceasta tensiune, notata 
este pozitiva, daca 
, sau negativa,
daca 
. Frecventa da frecventa de comutatie a dispozitivelor
semiconductoare.
Strategia MID poate fi:
3.13 Invertorul in punte monofazata, comandat pe
principiul modulatiei sinusoidale
Pentru sarcinile
monofazate este preferata o schema in punte completa (fig. 3.18) deoarece
filtrarea este mai usoara, datorita unei aproximatii mai bune a sinusoidei
printr-o variatie de o singura polaritate in timpul fiecarei perioade, intre 
(sau 
) si zero.
Pentru generarea
semnalelor de comanda MID se compara analog o unda de referinta (de obicei
sinusoidala) 
cu o unda purtatoare 
. Dar acum, unda tot triunghiulara are doua componente: o
componenta 
triunghiulara variabila intre 0 si si o componenta 
triunghiulara variabila intre 0 si
Functionarea presupune urmatoarele etape (vezi fig. 3.18):
3.14 Invertorul trifazat in punte comandat pe principiul modulatiei sinusoidale
Pentru ca redresorul sa
constitue o alimentare de calitate, el trebuie sa functioneze in regim de
conductie continua. De aceea, la iesire, cand alimenteaza un invertor, i se
conecteaza o bobina de inductivitate L
pentru reducerea ondulatiilor curentului redresat 
Ansamblul redresor comandat + bobina (fig. 3.15) reprezinta o sursa de curent continuu reversibila in tensiune, prin urmare poate constitui alimentarea unui invertor de curent caruia ii asigura reversibilitatea functionala.
Fig.3.15.
Fig.3.16. Schema invertorului trifazat cu tranzistoare, comandat MID
Integrarea in retelele electrice a turbinelor eoliene, care sunt surse de generare distribuita, afecteaza principiile traditionale de functionare a acestor retele si poate avea implicatii legate de calitatea energiei electrice, fiabilitatea si siguranta alimentarii.
Generarea distribuita transforma retelele electrice din retele pasive, cu flux unidirectional de putere de la inalta tensiune la joasa tensiune, in retele active cu flux bidirectional de putere. Pentru turbina eoliana cu puterea nominala de 2 kW, este foarte important, ca inca din faza de proiectare sa fie stabilit impactul asupra retelei electrice, astfel incat atunci cand aceasta functioneaza si produce energie electrica, sa se evite degradarea calitatii energiei electrice, a fiabilitatii si a controlului asupra retelei electrice.
Turbina eoliena este compusa din:
1. Palete - forma si conceptia lor este esentiala pentru a asigura forta de rotatie necesara. Designul este propriu fiecarui tip de generator electric.
2. Nacela -contine generatorul electric si asigura protectia mecanica a acestuia
3. Pilonul - asigura strucura de sustinere si rezistenta a asamblului superior.
4. Fundatia - asigura rezistenta mecanica a generatorului eolian.
In cazul sistemelor de energie eoliana puterea la iesire fluctueaza semnificativ cu modificarea intensitatii vantului. Se poate remarca faptul ca efectul de flicker in punctul de racordare al unei turbine eoliene este dependent de raportul dintre puterea nominala a turbinei eoliene si puterea de scurtcircuit in punctul respectiv. Probabilitatea de aparitie a fenomenului de flicker este mai mare in cazul parcurilor de turbine eoliene, conectate la reteaua de distributie. In acest caz (parc eolian sau flicker) sunt necesare solutii de atenuare a fenomenului de flicker si/sau de eliminare a perturbatiilor reciproce.
- incalziri puternice ale conductoarelor in regim de scurtcircuit;
- eforturi electrodinamice ridicate in conductoarele parcurse de curentii de scurtcircuit. In acelasi timp, valoarea mare a curentilor de scurtcircuit este rezultatul functionarii retelelor buclate ale sistemului de distributie si de aici avantajele in asigurarea continuitatii in alimentarea consumatorilor si asigurarea conditiilor de continuitate in generare energiei electrice de catre sursele de energie regenerabila.
De cele mai multe ori, valoarea ridicata a curentului de scurtcircuit (puterii de scurtcircuit) conduce la scaderea impactului asupra calitatii energiei electrice.
Pentru situatia in care sursele distribuite sunt constituite din generatoare asincrone, contributia la cresterea curentului de scurtcircuit este mica/foarte mica (practic nula).
Aceasta se datoreaza faptului ca generatoarele asincrone se demagnetizeaza foarte repede (intre 20 si 40 milisecunde).
Anexa 1
Anexa 2
a
nex
Anexa 3
Anexa 4
Bibliografie:
20. R. Mukand Patel : Wind end solar power systems. CRC Press 1999
|
