Методы повышения эффективности управления ветроэлектрической установкой на базе учета вибрационной нагруженности привода при разных условиях эксплуатации энергоагрегата

Авторы

  • В. И. Буяльский Севастопольский государственный университет

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2021-3-74-81

Ключевые слова:

метод, управление, вибрация, нагрузка, привод, ветротурбина, роторная система

Аннотация

Произведено обоснование актуальности способа эффективного автоматизированного управления ветроэлектрической установкой на базе учета вибрационной нагруженности привода при разных условиях эксплуатации энергоагрегата, направленного на минимизацию вибрации всех элементов роторных систем на основе уменьшения ошибки рассогласования между угловой скоростью ротора ветротурбины и ротора генератора, что способствует улучшению показателей надежности электроснабжения основного управления в условиях неполной информации о характеристиках метеорологических и электроэнергетических условий, существенно изменяющихся во времени. Предложен метод управления процессом производства электроэнергии путем построения оптимизационной модели, которая бы охватывала управление не только с помощью угла поворота лопастей электрогенератора, но и учитывала условия вибрационной нагруженности привода при разных условиях эксплуатации энергоагрегата - а это динамический анализ частотных взаимодействий всех элементов роторных систем и силовых взаимодействий от лопастных элементов, как одной из составляющих ветровой нагрузки. Сделан обзор основных способов управления ветротурбинами, который показал, что использование какого-либо из них зависит от предусматриваемой цели управления и от доступности информации о системных параметрах и обратной связи, и не решает проблемы выравнивания угловой скорости ротора ветротурбины и ротора генератора без ошибки рассогласования между ними, что порождает ударные нагрузки, а следовательно, вибрацию роторных систем. Решена задача определения и описания всех элементов роторных систем энергоагрегата. Составлено дифференциальное уравнение угловой скорости ротора ветротурбины. Построены передаточные функции динамических звеньев роторных систем для автоматического регулирования с учетом влияния скорости ветра, мощности потребляемой электроэнергии, их структурная схема и график переходного процесса регулирования угловой скорости ротора ветротурбины .

Биография автора

В. И. Буяльский, Севастопольский государственный университет

кандидат технических наук

Библиографические ссылки

Шнеерсон Р. М. Разработка гибридного ветроэнергетического комплекса для электроснабжения удаленных потребителей Мурманской области // Вестник науки Сибири. 2015. № 15. С. 55-58.

Пионкевич В. А. Математическое моделирование ветротурбины для ветроэнергетической установки с асинхронным генератором методом частотных скоростных характеристик // Вестник ИрГТУ. 2016. № 3. С. 83-88.

Степанов С. Ф., Павленко И. М., Ербаев Е. Т. Обеспечение эффективной работы мультимодульной ветроэлектростанции при изменении скорости ветра и нагрузки // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 6. С. 93-94.

Суяков С. А. Проблемы интеграции ветроустановок в единую энергетическую систему России // Инженерный вестник Дона. 2014. № 3. С. 10-23.

Emadifar R., Tohidi D., Eldoromi M. Controlling Variable Speed Wind Turbines Which Have Doubly Fed Induction Generator by Using of Internal Model Control Method // International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering. 2016. No. 5. Pp. 3464-3471.

Balamurugan N., Selvaperumal S. Intelligent controller for speed control of three phase induction motor using indirect vector control method in marine applications // Indian journal of Geo Marine Sciences. 2018. No. 47. Pp.1068-1074.

Vijayalaxmi B., Bheema K. Individual Pitch Control of Variable Speed Wind Turbines Using Fuzzy Logic with DFIG // International Journal of research in advanced engineering technologies. 2016. No. 5. Pp. 45-52.

Subbaian V., Sasidhar S. Maximum energy capture of variable speed variable pitch wind turbine by using RBF neural network and fuzzy logic control // International Research Journal of Engineering and Technology. 2015. No. 2. Pp. 493-500.

Haiying D., Lixia Y., Guohan Y., Hongwei L. Wind Turbine Active Power Control Based on Multi-Model Adaptive Control // International Journal of Control and Automation. 2015. No. 8. Pp. 273-284.

Зубова Н. В. Повышение режимной управляемости ветроэнергетических установок с изменяемой геометрией лопастей регуляторами на нечеткой логике : дис. … канд. техн. наук. Новосибирск, 2014. 190 с.

Буяльский В. И. Автоматизированная система управления ветроэнергетической установкой на базе оценки скорости ветра и мощности потребляемой электроэнергии : дис. … канд. техн. наук. Ижевск, 2018. 208 с.

Electricity Generation from Wind Power. Technology and Economics. URL: http://www.mpoweruk.com/ wind_power.htm (дата обращения: 01.03.2021).

Кривцов В. С., Олейников А. М., Яковлев А. И. Книга 2: Неисчерпаемая энергия. Ветроэнергетика : учебник. Харьков: Национальный аэрокосмический университет «Харьковский авиационный институт»; Севастополь: Севастопольский национальный технический университет, 2004. 519 с.

Буяльский В. И. Метод повышения эффективности управления режимом работы ветротурбины // Энергетик. 2013. № 9. С. 126-130.

Крутов В. И. Основы теории автоматического регулирования. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Машиностроение, 1984. 348 с.

Буяльский В. И. Методика для устранения запаздывания включения устройства разворота лопастей ветротурбины // Энергетик. 2014. № 5. С. 33-35.

Настройка ПИД-регулятора по методу Зиглера и Никольса. URL: http://www.cta.ru/cms/ f/374303.pdf (дата обращения: 25.03.2021).

Загрузки

Опубликован

12.10.2021

Как цитировать

Буяльский, В. И. (2021). Методы повышения эффективности управления ветроэлектрической установкой на базе учета вибрационной нагруженности привода при разных условиях эксплуатации энергоагрегата. Интеллектуальные системы в производстве, 19(3), 74–81. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2021-3-74-81

Выпуск

Раздел

Статьи