Інформаційне забезпечення системи керування максимальною Потужністю синхронного генератора автономної вітрової установки

Анотація

У статті розроблено інформаційне забезпечення системи автоматичного керування максимальною потужністю синхронного генератора з гібридним збудженням автономної вітроустановки. Система електропостачання на основі автономної вітроустановки складається з електричного генератора, контролера заряду акумуляторних батарей, блока акумуляторних батарей та інвертора, за допомогою якого забезпечується необхідне значення і частота живлячої напруги споживача. В якості електричних генераторів автономних вітроустановок найбільшого поширення набули трифазні синхронні генератори з постійними магнітами, які мають високі техніко-економічні показники. Основним недоліком цих генераторів є відсутність ефективних методів керування магнітним потоком, що обмежує оптимізацію енергетичного балансу вітроустановки. У статті запропоновано застосування синхронного генератора із гібридною системою збудження, яка складається із постійних магнітів та додаткової електричної обмотки збудження, розташованої на статорі. Представлена математична модель синхронного генератора із гібридним збудженням та розроблена система керування максимальною вихідною потужністю при зміні швидкості вітру шляхом регулювання струму збудження. Система керування розроблена на основі концепції зворотних задач динаміки в поєднанні з мінімізацією локальних функціоналів миттєвих значень енергій. В основу методу керування покладена ідея зворотності прямого методу Ляпунова з дослідження стійкості. Отриманий закон керування надає системі властивість стійкості в цілому, що дозволяє вирішувати завдання керування взаємопов'язаним об'єктом за математичними моделями локальних контурів. Закон керування забезпечує також слабку чутливість до параметричних збурень об'єкта та здійснює динамічну декомпозицію взаємозалежної нелінійної системи, що зумовлює його практичну реалізацію. Проведено дослідження запропонованої системи керування потужністю на основі параметрів експериментального зразка синхронного генератора із гібридним збудженням. Отримано графіки перехідних процесів потужності, напруги та струму статора, напруги та струму збудження при зміні швидкості вітру від 3 до 8 м/с, а також при зміні активного електричного опору навантаження. Результати дослідження показали високу ефективність керування потужністю вітроустановки із синхронним генератором із гібридним збудженням.