По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 62-503.54

О принципе управления ветроэнергетической установкой, основанном на отслеживании точки максимальной мощности асинхронного генератора двойного питания

Мирошниченко А. А. магистрант, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск
Гордиевский Е. М. магистрант, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск
Ковалёв А. А. магистрант, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск
Кулганатов А. З. студент, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск

В статье изложены результаты исследования системы управления для отслеживания точки максимальной мощности ветроэнергетической установки. Изучение ее поведения в установившемся режиме осуществлялось с помощью программного комплекса MATLAB/SIMULINK. Благодаря моделированию появилась возможность изучить процессы, возникающие в асинхронной машине двойного питания. Также удалось отследить искомую точку максимума отбора мощности. Также данное исследование позволило изучить компьютерную модель ветроустановки и получить значения скорости вращения ротора, электромагнитного момента, составляющих тока ротора, напряжения на роторе, напряжения на статоре и значение токов на выводах ротора и статора в установившемся режиме.

Литература:

1. Ибрагим А.А. Стратегия управления на основе отслеживания точки максимальной мощности асинхронного генератора двойного питания ветроэнергетической установки / А.А. Ибрагим, А.А. Мирошниченко, Е.В. Соломин, Е.М. Гордиевский, А.А. Ковалев // Электротехнические системы и комплексы. – 2018. – № 4 (41). – С. 56–62.

2. Кулганатов А.З. Сравнительный анализ приводов для поднятия ротора ветроэнергетической установки в мобильном энергокомплексе / А.З. Кулганатов, А.А. Мирошниченко, Е.М. Гордиевский // Вестник современных исследований. – 2018. – № 11-7 (26). – С. 460–465.

3. Мирошниченко А.А. Обзор идеи по разработке мобильного масштабируемого энергокомплекса на основе возобновляемых источников энергии / А.А. Мирошниченко, Е.М. Гордиевский, А.З. Кулганатов, Е.А. Сироткин // Академический журнал Западной Сибири. – 2018. – Т. 14. – № 4 (75). – С. 63–67.

4. Мирошниченко А.А. Исследование возможности использования воздушных потоков возникающих при движении подвижного состава в тоннеле / А.А. Мирошниченко, А.А. Ибрагим, А.З. Кулганатов, Е.М. Гордиевский // Устойчивое развитие науки и техники. – 2018. – № 12. – С. 242–250.

5. Мирошниченко А.А. Сравнительный анализ устройств для выдвижения ротора ветрогенератора в мобильном энергокомплексе на основе возобновляемых источников энергии / А.А. Мирошниченко, А.З. Кулганатов, Е.М. Гордиевский // Colloquium-journal. – 2018. – № 13-7 (24). – С. 24–29.

6. Koutroulis E., Kalaitzakis K. Design of a maximum power tracking system for windenergy-conversion applications // IEEE Trans. Ind. Electron. – 2006; 53(2): 486–494 (in Eng.).

7. Wang P., Liu H.Y., Guo C.S., Tao C.B. MPPT control algorithms for wind power generation based on voltage dis-turbance // Proc. 7th World Congr. Intell. Control Autom. – 2008: 7398–7402 (in Eng.).

8. Fernandez L.M., Garcia C.A., Jurado F., Saenz J.R. Control system of doubly fed induction generators based wind turbines with production limits // Proc. IEEE Int. Elect. Mach. Drives Conf. – 2005: 1936–1941 (in Eng.).

9. Abo-Khalil A.G., Lee D.C. MPPT control of wind genera-tion systems based on estimated wind speed using SVR // IEEE Trans. Ind. Electron. – 2008; 55(3): 1489–1490 (in Eng.).

10. Guo P. Research of a new MPPT strategy based on gray wind speed prediction // Proc. 2nd Int. Symp. Knowl. Acquis. Model. – 2009: 120–123 (in Eng.).

11. Bianchi F. Wind turbine control systems: principles, modelling & gain scheduling design. – 2006: 186 (in Eng.).

12. Kazmierkowski M.P., Krishnan R., Blaagberg F. Control in Power Electronics Selected Problems. – 2002: 543 (in Eng.).

13. Blaagberg F., Chen Z. Power Electronics for Modern Wind Turbines. – 2006: 511 (in Eng.).

14. Boldea I. Variable Speed Generators. – 2006: 244 (in Eng.).

15. Wu B., Lang Y., Zargari N., Kouro S. Power Conversion and Control of Wind Energy Systems. – 2011: 258 (in Eng.).

В настоящее время системы генерации электроэнергии на основе энергии ветра стремительно развиваются. Разные типы ветроэнергетических установок используют различные принципы отбора мощности: работа на постоянной частоте вращения ротора ветроустановки при переменной скорости ветра, на постоянной частоте вращения при постоянной скорости ветра, работа на постоянной частоте с использованием асинхронного электрогенератора с двойным питанием и т.д.

Основное преимущество использования последнего принципа отбора мощности заключается в том, что мощность, регулируемая силовым преобразователем, является лишь частью суммарной мощности турбины, поэтому потери мощности и стоимость генерации энергии меньше, чем при использовании полноценного преобразователя мощности [1]. Асинхронный электрогенератор двойного питания является асинхронной электрической машиной с фазным ротором, у которой обмотки статора и ротора присоединяются к одному или разным источникам переменного тока. Такой тип генератора используется для работы в широких диапазонах мощности, от нескольких киловатт до нескольких мегаватт. Используемый в нем принцип работы отличается от принципа работы, который применяется в обычной синхронной или асинхронной машине.

Данный принцип может быть использован в работе с ограниченным диапазоном скоростей, что позволит уменьшить размеры преобразователя мощности, например, при выработке электроэнергии на переменной скорости ветра.

Регулятор мощности относится к регуляторам скорости непрямого действия [2]. Проведем анализ устойчивой работы асинхронного электрогенератора с двойным питанием. Результаты моделирования, выполненного с помощью программного комплекса MATLAB/SIMULINK, указывают на адекватность построенной модели и реальность проведенных исследований. Теперь сравним результаты моделирования с графиком и рассмотрим область их применения.

Примем электромагнитный крутящий момент в качестве базовой величины, как показано на рис. 1, который представляет собой график электромагнитного крутящего момента относительно кривой максимальной мощности с использованием динамической устойчивости ВЭУ при переменной скорости (частоте) вращения.

Для Цитирования:
Мирошниченко А. А., Гордиевский Е. М., Ковалёв А. А., Кулганатов А. З., О принципе управления ветроэнергетической установкой, основанном на отслеживании точки максимальной мощности асинхронного генератора двойного питания. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2019;4.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: