Управление ветроэнергетической установкой с синхронным генератором на постоянных магнитах и магнитным вариатором

Abstract

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

Currently, the use of wind power plants with magnetic speed reduction is beginning to develop in the world literature. Features of the application of these systems in combination with a wind power plant allows you to solve the issue of its interface with the electric power system. The controlled flexible connection between the turbine and the generator makes it possible to coordinate the control of the load angle of the synchronous generator. In this paper, we consider a developed controller that provides integrated control of a wind turbine with a magnetic variator with a variable pitch of the blade angle and a variable speed of rotation of the wind turbine. A promising direction for the construction of wind power systems is currently the use of electromagnetic variators as part of wind power plants. This work is devoted to the study of electric power systems that include wind turbines with electromagnetic variators. The variator is built between the wind turbine and the generator, instead of a mechanical gearbox. The high-speed change in the torque of the electromagnetic variator allows you to keep the speed of the generator. Due to the inherent non-linearity of the wind turbine and CVT, a set of operational and emergency modes was defined and then the controller was designed for each operating point. In addition, the aerodynamic torque and effective wind speed are estimated online and a planned variable schedule for the controller implementation is obtained. Was tested by simulating with MATLAB/Simulink