Обзор модели системы управления ветрогенератором.

СОКРАЩЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ, ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 6
Введение 8
1 ОПИСАНИЕ ВЕТРОГЕНЕРАТОРА 12
1.1 Конструкция ветрогенератора 12
1.2 Принцип работы ветрогенераторов 21
1.3 Виды ветрогенераторов 23
1.3.1 Ветрогенератор с горизонтальной осью 23
1.3.2 Ветрогенераторы с вертикальной осью 25
1.4 Выводы по главе 1 27
2. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕТРОГЕНЕРАТОРОВ 28
2.1 Ветряная турбина с фиксированной скоростью и асинхронным генератором 29
2.2 Ветряная турбина переменной скорости с асинхронным генератором с короткозамкнутым ротором 30
2.3 Ветряная турбина переменной скорости с асинхронным генератором с двумя источниками 31
2.4 Ветряная турбина переменной скорости с синхронным генератором на постоянных магнитах 33
2.5 Выводы по главе 2 35
3. РЕГУЛЯТОР ПИД В ВЕТРОГЕНЕРАТОРЕ 36
3.1 Общие сведения о ПИД-регулировании 36
3.2 Регулятор ПИ в ветрогенераторе 39
3.3 Выводы по главе 3 41
4. ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВЕТРОГЕНЕРАТОРА. 43
4.1 Моделирование аэродинамической ветротурбины. 43
4.2 Выбор и расчет параметров ветряных турбин 48
4.2.1 Выбор параметров ветряных турбин 48
4.2.2 Расчет крутящего момента турбины 48
4.3 Mоделирование системы управления ветрогенератором в МАРС (моделирование и автоматический расчет систем) . 50
4.3.1 Описание среды МАРС 50
4.3.2 Моделирование системы ветрогенератора в MAPC 51
4.3.3 Результат моделирования 66
4.4 Выводы по главе 4 69
Заключение 70
Список использованных источников 72

Весь текст будет доступен после покупки

Энергия является чрезвычайно важным вопросом в нашем обществе. В любой стране энергетика вообще и электроэнергетика в частности всегда рассматриваются как системообразующая отрасль для развития экономики.
Эффективному производству и использованию электроэнергии всегда придавалось особое значение. Важным смыслом, а также высшей целью этой ключевой отрасли является повышение уровня жизни каждого гражданина.
Электричество занимает чрезвычайно важное и незаменимое место в содействии экономическому, политическому, культурному и социальному развитию каждой страны. С непрерывным развитием науки и техники. Человеческая жизнь также улучшается день ото дня. В то время потребность в электроэнергии росла.
Кроме того, состояние традиционных и невозобновляемых источников входного топлива традиционных тепловых электростанций, таких как нефть, уголь, газ и т. д., предупреждает об истощении, высоких ценах и источниках нестабильное снабжение, что подтолкнуло людей и особенно ученых к поиску альтернативных источников энергии.
С вышеперечисленными проблемами в будущем вопросы энергетической безопасности не будут гарантированы. Цели индустриализации и модернизации в некоторых странах трудновыполнимы.
Зеленая энергия — это источник энергии, созданный из природных источников, таких как: солнце, ветер, дождь, приливы и т. д. Зеленые источники энергии являются возобновляемыми, поэтому не нужно беспокоиться об их исчерпании. Между тем, ресурсы ископаемого топлива ограничены и постепенно истощаются после того, как были использованы в больших количествах. Это источники энергии, которые после использования могут регенерироваться через некоторое время.
Что касается преимуществ возобновляемых источников энергии, которые являются экологически чистыми и не производят выбросов углерода, они не создают эффект глобального потепления, также известный как изменение климата. Возобновляемая энергия - это устойчивый источник энергии, который не выделяет вредных загрязнителей и может использоваться без ущерба для экосистем. Возобновляемые источники энергии могут способствовать устойчивому экономическому росту, особенно на национальном уровне, за счет использования местных ресурсов и создания новых отраслей и рабочих мест.
С развитием современной науки и техники зеленая энергетика может заменить все виды энергии, получаемой из ископаемого топлива, особенно в таких ключевых областях, как электричество, отопление, водоснабжение, топливо для автомобилей и т. д …Основная цель, с которой люди используют преимущества зеленой энергии, заключается в минимизации вредного воздействия на природную среду. В настоящее время производство энергии, в большей или меньшей степени, оказывает влияние на окружающую среду, однако зеленая энергия оказывает очень небольшое влияние, поэтому для устойчивого развития будущего использование зеленой энергии является обязательным.
С целью удовлетворения растущего спроса на энергию все больше внимания уделяется возобновляемым источникам энергии, таким как энергия ветра, солнечная энергия, геотермальная энергия, энергия волн, солнечная энергия, приливы,... все эти энергии вносят большой вклад в изменение жизни человека, улучшение окружающей среды и природы.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕТРОГЕНЕРАТОРОМ
1.1 Конструкция ветрогенератора
Современные ветрогенераторы – это комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений, которые преобразуют энергию ветра в механическую энергию вращающейся ветротурбины, а затем в электрическую энергию.
Основными классификационными признаками структур ветрогенераторы являются:
- Соотношение мощности ветроэнергетическая установка (ВЭУ) и мощности энергосистемы;
- Тип применяемой ветротурбины;
- Тип применяемой электромашины;

Рисунок 1 – Обобщенная схема ветрогенератора


Рисунок 2 - Основные компоненты ветряной турбины
Ветроэнергетическая система состоит из множества компонентов, работающих параллельно следующим образом:
1.1.1 Лопасти винта
Ветер дует через лопасти, заставляя их вращаться. Лопасти винта при проектировании должен соответствовать аэродинамическим принципам для создания стабильно высокой мощности даже в состоянии регулировки числа оборотов роторной системы, а также других подробных факторов, таких как уровень шума, частота вибрации при работе.
Усилия по созданию ветряных турбин, способных улавливать много энергии, ограничены весом лопастей. Чем тяжелее лопасти, тем больше ветра потребуется для вращения ротора, а значит, захватывается меньше энергии. Таким образом, прочные легкие пропеллеры позволяют значительно увеличить получаемую мощность. Результаты механических испытаний углеродных нанотрубок, армированных полиуретаном, показывают, что этот материал значительно лучше пластиков, используемых в настоящее время при изготовлении лопастей ветряных турбин.

Рисунок 3 - Сечение и форма лопасти винта
Основываясь на принципах физики и аэродинамики, исследования и испытания количества лопастей для ветряных турбин проводились десятилетия назад во многих частях мира, площадь обдува ветром зависит от поверхности, а также от длины лопасти, поэтому в принципе количество лопаток турбины не является основным фактором, определяющим мощность.
Ветрогенераторы с горизонтальной осью могут иметь 1, 2, 3 или 4 лопасти. Ветряные турбины обычно имеют 2 или 3 лопасти, тип, который обычно используется сегодня, - это турбина с 3 лопастями. Причина в том, что 3-лопастная турбина имеет более высокий , чем 2-лопастная турбина на 2% - 3%. За последние два десятилетия, благодаря экономическим и техническим факторам, трехлопастные ветряные турбины с горизонтальной осью постепенно вытеснили все другие типы турбин.
По оценке, 3-лопастные турбины диаметром 40 - 90 м наиболее эффективны благодаря лучшему распределению массы. Механические трудности в конструкции идут рука об руку из-за центробежных сил и теоретической усталости при постоянной вибрации. Кроме того, минимальный механический предел устойчивости к сильному ветру включает элементы управления для защиты гребного винта и генератора от перегрузки или перегрева. Ключевым вопросом конструкции является достижение максимального коэффициента мощности, большой или маленький винт будет иметь большое значение в получении и преобразовании механической энергии. Важное значение имеют также соотношение веса с опорной башней, длина винта и высота башни. С другой стороны, в соответствии с полученной мощностью, стоимость установки также должна быть рассчитана для достижения оптимального уровня.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Ahmad Hemami and David G. Brown , Wind Turbine Technology, 2008, pp 480.
2. Leonard D. Albano, Advisor, wind turbine design and implementation, - 2010, pp 173.
3. Tony Burton, Nick Jenkins, David Sharpe, and Ervin Bossanyi, Wind Energy Handbook , 2011, pp 736.
4. Ahmad Hemami , Wind Turbine Technology: Principles and Desig, 2014, pp 512.
5. J.F. Manwell, J.G. McGowan, and A.L. Rogers , Wind Energy Explained: Theory, Design and Application, 2010, pp. 704.
6. Alejandro Rolan, Alvaro Luna, Gerardo Vazquez, Daniel Aguilar, Modeling of Variable Speed Wind Turbine with a Permanent Magnet Synchronous Generator/, IEEE Intermation Symposium on Industrial Electronics, 2009. pp. 739.
7. Dan Chiras , Wind Power Basics: A Green Energy Guide, 2010, pp 192.
8. Дмитриев, А.В.Шутенков, Т.Н. Зайченко, Т.В. Ганджа/ В-Спектр, МАРС ?среда моделирования технических устройств и систем/В.М.,- 2011. – С.10-11.
9. Mohd Hasan Ali and Ibrahim H. Al-Bahadly , Wind Energy Systems: Solutions for Power Quality and Stabilization, 2018, Total pages: 442.
10. Olimpo Anaya-Lara, Nick Jenkins, Janaka Ekanayake, and Phillip Cartwright, Wind Energy Generation: Modelling and Control, 2009, pp: 512.

Весь текст будет доступен после покупки