Efficiency Analysis of Energy Conversion System for Small Hydro Power with Integrated Turbine Working at Variable Speed

One of the most important aspects in choosing the energy conversion system for water Power plants is its efficiency. Small Hydropower Plants, which are mostly run-of-the-river plants, are characterized by necessity of working with changeable hydrological conditions. That is why theirs energy conversion systems should ensure high efficiency in a wide range of water flow. This paper presents efficiency analysis of energy conversion system containing integrated propeller turbine with permanent magnet synchronous generator. In order to obtain high efficiency in a wide range of water flow the variable speed operation method, has been used. This solution requires a Power Electronic Unit in the energy conversion system to match the load and control the power flow from the generator to the grid. Presented analysis concerns all elements of energy conversion system of real object of 75kW power. This article contains both theoretical analysis, and real efficiency characteristics.Jednym z najważniejszych aspektów przy wyborze systemu przetwarzania energii dla elektrowni wodnych jest ich sprawność. Małe elektrownie wodne, które w większości są elektrowniami przepływowymi, charakteryzują się koniecznością pracy przy zmiennych warunkach hydrologicznych. Z tego względu, tory przetwarzania energii powinny zapewniać wysoką sprawność w szerokim zakresie przepływów wody. Artykuł ten przedstawia analizę sprawności toru przetwarzania energii składającego się z turbiny śmigłowej zintegrowanej z generatorem synchronicznym wzbudzanym magnesami trwałymi. W celu zapewnienia wysokiej sprawności w szerokim zakresie przepływu wody wykorzystano możliwość pracy hydrozespołu ze zmienną prędkość obrotową, natomiast dopasowanie parametrów generowanej energii do wymagań systemu elektroenergetycznego zrealizowano poprzez energoelektroniczny układ przekształtnikowy AC/DC/AC. Prezentowana analiza dotyczy wszystkich elementów składowych toru przetwarzania energii rzeczywistego obiektu o mocy 75kW. W artykule zaprezentowano zarówno rozważania teoretyczne jak i rzeczywiste charakterystyki sprawności