Składowa zerowa prądu w układzie elektrowni wiatrowej z generatorem synchronicznym z magnesami trwałymi

Jednym z rodzajów generatorów stosowanych obecnie w elektrowniach wiatrowych są generatory synchroniczne z magnesami trwałymi. Do współpracy generatora z siecią elektroenergetyczną konieczne jest zastosowanie przekształtników energoelektronicznych. W układzie elektrowni wiatrowej każdy z przekształtników – falownik sieciowy i falownik maszynowy – jest źródłem składowej zerowej napięcia. Napięcie składowej zerowej można zaobserwować, dokonując pomiaru w punkcie neutralnym maszyny względem przewodu ochronnego. Składowa zerowa napięcia wymusza w takim układzie przepływ składowej zerowej prądu. Głównymi elementami obwodu składowej zerowej prądu dla maszyny elektrycznej są rezystancja i indukcyjność uzwojenia stojana maszyny oraz pojemność pasożytnicza między uzwojeniami stojana a korpusem silnika. Napięcie i prąd składowej zerowej jest uzależniony również od zastosowanej metody sterowania tranzystorów oraz częstotliwości ich przełączeń. Ponieważ obecnie przekształtniki energoelektroniczne, wykorzystujące bardzo szybkie łączniki półprzewodnikowe, przełączane są z wysoką częstotliwością, powoduje to pojawienie się znaczącej składowej zerowej prądu. W układzie przedstawionym w artykule zastosowana została prądnica synchroniczna z wirnikiem z magnesami trwałymi naklejanymi na powierzchni wirnika. Maszyna ta charakteryzuje się małą indukcyjnością obwodu stojana, co powoduje przepływ w obwodzie składowej zerowej prądu o dużej wartości. Zakłóca to działanie układów pomiarowych napięć generatora synchronicznego, niezbędnych do prawidłowego sterowania układem elektrowni wiatrowej. W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych układu elektrowni wiatrowej oraz rozwiązanie problemu ograniczenia składowej zerowej prądu i napięcia.