Управление ветроэнергетической установкой с синхронным генератором на постоянных магнитах и магнитным вариатором
Автор: Ачитаев А.А., Бархатов К.А., Удалов С.Н.
Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Статья в выпуске: 1 т.14, 2021 года.
Бесплатный доступ
В настоящее время в мировой литературе начинает получать развитие применение ветроэнергетических установок с магнитной редукцией скорости. Особенности применения данных систем в сочетании с ветроэнергетической установкой позволяет решить вопрос ее сопряжения с электроэнергетической системой. Управляемая гибкая связь между турбиной и генератором дает возможность согласовать управление углом нагрузки синхронного генератора. В данной работе рассматривается разработанный контроллер, обеспечивающий комплексное управление ветровой турбиной с магнитным вариатором с переменным шагом угла заклинения лопасти и переменной скоростью вращения турбины ВЭУ. Перспективным направлением построения ветроэнергетических систем в настоящее время является применение электромагнитных вариаторов в составе ветроэнергетических установок. Исследованию электроэнергетических систем, в составе которых имеются ветроустановки с электромагнитными вариаторами, посвящена данная работа. Вариатор встраивается между ветровой турбиной и генератором вместо механического редуктора. Быстродействующее изменение вращающего момента электромагнитного вариатора позволяет удерживать частоту вращения генератора. Из-за присущей нелинейности ветровой турбины и вариатора был определен набор эксплуатационных и аварийных режимов, затем контроллер проектировался для каждой рабочей точки. Кроме того, аэродинамический момент и эффективная скорость ветра оцениваются онлайн и получается планируемый график переменной для реализации контроллера. Потенциал метода был проверен путем моделирования с помощью MATLAB/Simulink.
Ветровая турбина с вариаторным изменяемым шагом, ветровая турбина, системы преобразования энергии ветра, вариатор
Короткий адрес: https://sciup.org/146282213
IDR: 146282213 | DOI: 10.17516/1999-494X-0289
Список литературы Управление ветроэнергетической установкой с синхронным генератором на постоянных магнитах и магнитным вариатором
- E.A.Bossanyi. The design of closed loop controllers for wind turbines. Wind energy, 2000, 3, 148-163
- K.Z.Ostergaard, P. Brath, J. Stoustrup. Gain-scheduling linear quadratic control of wind turbines operating at high wind speed. IEEE International Conference on Control Applications, 2007, 276-281
- K.Stol, M. Balas. Full-state feedback and constant gains. ASME J. Solar energy engineering, 2001, 123(4), 319-326
- E.B.Muhando, T. Senjyu, H. Kinjo, T. Funabashi. Augmented LQG controller for enhancement of oline dynamic performance for WTG system. Renewable energy, 2008, 33, 1942-1952
- Удалов С.Н., Манусов В. З. Моделирование ветроэнергетических установок и управление ими на основе нечеткой логики. Новосибирск, НГТУ, 2013, 200. [Udalov S. N., Manusov V. Z. Modeling of wind power facilities and their management on the basis offuzzy logic. Novosibirsk, NGTU, 2013, 200 (in Russian)]
- Sergey N. Udalov, Andrey A. Achitaev, Alexander G. Pristup, Boris M. Bochenkov and Richard D. Tarbill. Increasing the Regulating Ability of a Wind Turbine in a Local Power System Using by Magnetic Continuous Variable Transmission. Wind Engineering, 2018, 42(5), 411-435
- Sapsalev A. V. et al. Structural model of a magnetic gearbox. 18th International Conference of Young Specialists on. IEEE, 2017, 568-571
- Montague R., Bingham C., Atallah K. Servo control of magnetic gears. IEEE/Asme Transactions on Mechatronics. 2012, 17(2). 269-278
- Jafari, Seyyed Hosein, Mahdi Raoofat, and Haidar Samet. Improving transient stability of double fed induction generator using fuzzy controller. International Transactions on Electrical Energy Systems. 2014, 1065-1075.
- E.L. van der Hooft, P. Shaak, T.G. van Engelen. Wind turbine control algorithms. ECN-C-03-111, 2003.
- Udalov S. N., Achitaev A. A., Pristup A. G., Bochenkov B. M. Improving dynamic stability of a wind turbine using a magnetic continuously variable transmission. IEEE, 2016, 1-4
- K. Ogata, Modern Control Engineering. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice-Hall, 2002, 956 p.
- G. Zhang and J. Furusho. Speed cоntrol of two-inertia sуstem by PI/PID control. Power Electronics and Drive Systems. 1999, 1, 567-572.
- T. M. O'Sullivan, C. M. Bingham, and N. Schofield. High-performance control of dual-inertia servodrive systems using low-cost integrated SAW torque transducers. Industrial Electronics, 2006, 53, 1226-1237
- Удалов С. Н., Ачитаев А. А., Приступ А. Г., Боченков Б. М. Повышение регулировочной способности ветроэнергетической установки в составе локальной энергосистемы. Энергобезопасность и энергосбережение, 2017, 3, 33-40. [Udalov S. N., Achitaev A. A., Pristup A. G., Bochenkov B. M. Increasing the regulating ability of a wind power plant in the structure of the power system. Energy security and energy saving., 2017, 3, 33-40 (in Russian)]
- Удалов С. Н. Ачитаев А. А., Приступ А. Г., Топорков Д. М. Повышение эффективности ветроэнергетической установки путем использования псевдопрямого привода. Энергобезопасность и энергосбережение. 2017, 5, 59-63. [Udalov S. N., Achitaev A. A., Pristup A. G., Toporkov D. M. Improving the efficiency of a wind turbine by using a pseudo-direct drive. Energy security and energy saving, 2017, 5, 59-63 (in Russian)]
- Atаllah K., Wаng J. A brushless pеrmanent magnet machine with integrated differential. IEEE Transactions on Magnetics, 2011, 47(10), 4246-4249
- Hinrichsen E. N., Nolan P. J. Dynamics and stability of wind turbine generators. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1982, 8, 2640-2648
- Udalov S. N., Achitaev A. A., Pristup A. G., Bochenkov B. M., Pankratc Y. V. Using a Magnetic Continuously Variable Transmission for Synchronization of Wind Turbine Generators Under a Variable Wind Speed. Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics). 2017, 1-5
