Разработка модели управления мощностью ветроустановки по питч-углу для учебных целей

Разработка модели управления мощностью ветроустановки по питч-углу для учебных целей

Автор: Чебоксаров В.В.

Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu

Рубрика: Математическое моделирование. Численный эксперимент

Статья в выпуске: 5 т.16, 2023 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрена проблема постановки практического обучения в области автоматического управления в энергоустановках на возобновляемых источниках энергии. Отмечено, что ветроэнергетическая установка (ВЭУ) - один из наиболее сложных объектов автоматического управления. Приведен обзор учебных динамических моделей ВЭУ. Для проведения практических занятий по дисциплине «Автоматическое управление и защита энергоустановок с ВИЭ» предложена упрощенная нелинейная динамическая модель, охватывающая контур управления мощностью посредством регулирования угла питча. Приведены функциональная и структурная схемы САУ, описаны подходы к разработке динамической модели в среде Matlab/Simulink и методика практического обучения с ее использованием. Предложена серия цифровых экспериментов с моделью по исследованию динамических процессов в САУ ветроустановкой в режимах включения, выключения и реакции на порыв ветра при нормальной работе. Представлены осциллограммы, полученные в ходе этих экспериментов. Предложены направления дальнейшего совершенствования модели.

Еще

Автоматическое управление, ветроэнергетическая установка, моделирование, simulink, методика

Короткий адрес: https://sciup.org/146282711

IDR: 146282711

Список литературы Разработка модели управления мощностью ветроустановки по питч-углу для учебных целей

  • Ochs D.S., Miller R. D. Teaching Sustainable Energy and Power Electronics to Engineering Students in a Laboratory Environment Using Industry-Standard Tools, IEEE Transactions on Education, 2015, 58(3), 173-178, doi: https://doi.org/10.1109/TE.2014.2348539.
  • Mulders S.P., Zaaijer M. B., Bos R. et al. Wind turbine control: Open-source software for control education, standardization and compilation, J. Phys.: Conf. Ser. 1452 012010, 2020, doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1452/1/012010.
  • Gambier A. Real-time Control and Hardware-in-the-loop Simulation for Educational Purposes of Wind Energy Systems, IFAC-PapersOnLine, 2020, 53(2), 17344-17349, doi: https://doi. org/10.1016/j.ifacol.2020.12.2084.
  • Fernández-Guillamón A, Molina-García Á. Simulation of variable speed wind turbines based on open-source solutions: Application to bachelor and master degrees, The International Journal of Electrical Engineering & Education, 2021, 0(0), doi: https://doi.org/10.1177/0020720920980974.
  • Santoso S., Lwin M., Ramos J. et al. Designing and integrating wind power laboratory experiments in power and energy systems courses, IEEE Transactions on Power Systems, 2014, 29(4), 1944-1951, doi: https://doi.org/10.1109/TPWRS.2014.2307324.
  • Elbouchikhi E, Feld G, Amirat Y. et al. Design and experimental implementation of a wind energy conversion platform with education and research capabilities, Computers and Electrical Engineering, 2020, 85(106661), 1-30, doi: https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2020.106661
  • Serhoud H., Benattous D. Simulation of grid connection and maximum power point tracking control of brushless doubly-fed generator in wind power system, Frontiers in Energy, 2013, 7(3), 380387, doi: https://doi.org/10.1007/s11708-013-0252-z
  • Колосов Р.В., Титов В. Г., Мирясов Г. М. Моделирование ветроэнергетических установок, Вестник Чувашского университета, 2014, 2, 27-32 [Kolosov R. V., Titov V. G., Miryasov G. M. Modeling of wind power installations, Bulletin of the Chuvash University, 2014, 2, 27-32 (in Russian)]
  • Saheb-Koussa D., Haddadi M., Belhamel M. et al. Modeling and Simulation of Windgenerator with Fixed Speed Wind Turbine Under Matlab-Simulink, Energy Procedia, 2012, 18, 701-708, doi: https://doi.org/10.1016Zj.egypro.2012.05.085.
  • Atlam Ö. A small scale education experiment kit with wind generator-PEM electrolyser system and modelling, Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences, 2010, 18(4), 583-594, doi: https://doi.org/10.3906/elk-0812-18.
  • Капля Е. В. Математическая модель переходных процессов поворотно-лопастной ветроэнергетической установки, Математическое моделирование, 2013, 25(12), 33-43 [Kaplya E. V. Mathematical model of transients of blade pitch control wind power plant, Mathematical simulation, 2013, 25(12), 33-43 (in Russian)]
  • Яндульский A.C., Марченко А. А., Гулый В. С. Моделирование системы управления ветротурбиной и оптимизация параметров регулятора, Пауков! прац1 ВНТУ, 2014, 1, 1-4 [Yandul'skii A.S., Marchenko A. A., Gulyi V. S. Simulation of a wind turbine control and optimization of regulator parameters, Scientific works of the VNTU, 2014, 1, 1-4 (in Russian)
  • Miller S. Wind Turbine Model, 2022 [Electronic resource] - Access: https://github.com/ mathworks/Simscape-Wind-Turbine/releases/tag/22.1.3.5
  • Hansen M.O.L. Aerodynamics of Wind Turbines, 2nd ed. Earthscan, 2008, 181 p.
  • Burton T., Jenkins N., et al. Wind Energy Handbook, 2nd ed, Wiley, 2011, pp. 475-505
  • Muhando E. B., Senjyu T., Kinjo H. et al. Extending the Modeling Framework for Wind Generation Systems: RLS-Based Paradigm for Performance Under High Turbulence Inflow, IEEE Transactions on Energy Conversion, 2009, 24(1), 211-221, doi: https://doi.org/10.1109/ TEC.2008.2008897
  • Bati A. F., Leabi S. K. NN Self-Tuning Pitch Angle Controller of Wind Power Generation Unit, IEEE PES Power Systems Conf. and Exp., 2006, 2019-2029, doi: https://doi.org/10.1109/ PSCE.2006.296236.
  • Основанная на оптимизации система управления [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://docs.exponenta.ru/sldo/optimization-based-control-design.html - Заглавие с экрана. [An Optimization-Based Control System [Electronic resource] - Access: https://docs.exponenta.ru/ sldo/optimization-based-control-design.html (in Russian)
  • Design Optimization-Based PID Controller for Linearized Simulink Model (GUI). [Electronic resource] - Access: https://www.mathworks.com/help/sldo/gs/design-an-optimization-based-pid-controller-for-a-linearized-simulink-model.html
  • Manjeera P., Nagesh Kumar G. V., Rafi V. Design and Implementation of Fuzzy logic-2DOF controller for Emulation of wind turbine System, 2022 12th International Conference on Cloud Computing, Data Science & Engineering (Confluence), 2022, 191-196, doi: https://doi.org/10.1109/ Confluence52989.2022.9734164.
  • G/Meskel T.G., Yetayew, T.T., Workeye E. A. Pitch Angle Control for Optimal Power of Horizontal Axis Variable Speed Wind Turbines Using Fuzzy Tuned PID Controller, Lecture Notes of the Institute for Computer Sciences, Social-Informatics and Telecommunications Engineering, LNICST. 2022, 411, 237-255, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-93709-6_16.
  • Гайдук А. Р., Пьявченко Т. А. Применение программного пакета SimInTech для изучения теории автоматического управления: учебное пособие, - Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2021.131 с. - ISBN 978-5-9275-3862-1. - Текст: электронный// Лань: электронно-библиотечная система.- [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/246992 [Gaiduk A. R., P'yavchenko T. A. Application of SimInTech software in study of automatic control theory: textbook. -Rostov-on-Don: YuFU. 131 p. Online edition. Lan': online library system. [Electronic resource] -Access: https://e.lanbook.com/book/246992 (in Russian)
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp