Conception d'une solution d'application pour éoliennes

Description de la machine

Les éoliennes sont des machines tournantes qui convertissent l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique qui, à son tour, est convertie en électricité.

Les turbines utilisées dans les parcs éoliens pour la production commerciale d’énergie électrique ont trois pales, et les moteurs, contrôlés par des servomoteurs, les orientent dans la direction du vent. Les pales ont une vitesse de pointe élevée – jusqu’à six fois la vitesse du vent – et sont très efficaces, avec une faible ondulation du couple qui contribue à une bonne fiabilité globale. Les pales ont une longueur de 20 m à 40 m ou plus, et elles peuvent être contrôlées par le servocontrôleur numérique à hautes performances d’Elmo, le Tiger 50/600. L’Eagle 35/200 d’Elmo – un servomoteur compact, puissant et intelligent – est utilisé comme disque de secours pour gérer les opérations du système en cas d’urgence ou de dysfonctionnement.

Les pales tournent à 10-22 t./min, bien que les modèles les plus à la pointe fonctionnent à une vitesse constante. Dans cette solution d’application, les servomoteurs contrôlent les pales du moteur, qui changent continuellement d’angle par rapport au flux du vent afin de maintenir une vitesse de rotation constante. Toutes les turbines sont équipées de dispositifs d’arrêt de sécurité afin d’éviter tout dommage en cas de vent fort.

Le défi :

Lors de la conception d’une solution d’application basée sur les produits d’Elmo pour une éolienne, nous sommes confrontés aux défis suivants :

  • La nécessité d’un contrôle précis et à grande vitesse des trois pales de l’éolienne.
  • La capacité de contrôler les pales, qui sont entraînées par des moteurs CC sans balais.
  • L’exigence de fournir une solution de haute fiabilité dans des conditions extrêmes et variables.
  • La nécessité de fournir une solution basée sur des produits qui répondent aux exigences de sécurité et qui ont des capacités de redondance/sauvegarde.
  • L’obligation de concevoir une solution compacte et prenant le moins d’espace possible.
  • L’aptitude à fournir des capacités de programmation avancées au sein du moteur, pour lui permettre de répondre à des situations inattendues.
  • La nécessité de fournir une solution de contrôle des mouvements de haute puissance, rentable et intelligente.
  • L’obligation de fournir l’assistance pour le codeur absolu.
  • La possibilité de se connecter directement à un réseau triphasé sans avoir besoin d’une alimentation en courant continu.

La solution d'Elmo

L’espace limité de l’éolienne pour installer les servomoteurs nécessite une électronique compacte avec des moteurs de très forte puissance pour fournir le couple élevé nécessaire et contrôler avec précision la vitesse des pales. Les moteurs Tiger et Eagle sont conçus avec une forte densité de puissance et des résultats élevés, où la sécurité est une exigence essentielle.

Le moteur numérique Tiger a été choisi comme moteur principal en raison de sa taille compacte, de sa puissance élevée et de sa capacité à supporter un bus de 600 V CC. Il s’agit d’un servomoteur entièrement numérique, qui peut fournir jusqu’à 50 A de courant continu, nécessaire pour le couple élevé qui est indispensable pour entraîner les pales d’éoliennes à grande vitesse.

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Description technique :

La mise en œuvre de l’application est basée sur des produits éprouvés et prêts à l’emploi, utilisant le TIG 50/600 et le EAG 35/200 comme contrôleurs de système principal et auxiliaire, respectivement. Ils ont été conçus pour des servosystèmes très performants, qui sont généralement utilisés dans des applications militaires de grande puissance. Les moteurs sont conformes à la norme MIL-STD et peuvent fonctionner dans de larges conditions d’environnement (CEE). Le Tiger est alimenté directement par le secteur triphasé, sans qu’il soit nécessaire de recourir à une alimentation supplémentaire en courant continu, car il dispose d’une alimentation interne intégrée en courant continu. L’Eagle sert de sauvegarde auxiliaire, ce qui augmente encore la fiabilité du système. Les TIG 50/600 et EAG 35/200 sont des produits très fiables qui ont été intégrés dans de nombreuses applications militaires. La fiabilité des moteurs n’est pas inférieure à celle du moteur sans balais à courant continu de l’éolienne.

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