Математичне моделювання і алгоритми керування електромеханічної системи з генератором на постійних магнітах і напівпровідниковим регулятором напруги

1
Інститут електродинаміки НАН України
2
Інститут електродинаміки НАН України
3
Інститут електродинаміки НАН України
4
Інститут електродинаміки НАН України

На основі математичних моделей структурних елементів розроблено імітаційні моделі для аналізу характеристик і перехідних процесів електромеханічних систем  побудованих на основі електричного генератора на постійних магнітах (ГПМ) змінної частоти обертання і напівпровідникового регулятора (НР) напруги, що виконаний за схемою трифазного автономного інвертора напруги. На підключене до кола постійного струму кероване резистивне навантаження покладено функцію стабілізації напруги в колі постійного струму системи для моделювання режиму генерації активної потужності в мережу через мережевий інвертор. Розглянуто два варіанти реалізації алгоритму відпрацювання оптимальної траєкторії руху в координатах аеродинамічна потужність – частота обертання приводної вітротурбіни ГПМ, які повинні забезпечувати максимізацію відбору потужності від турбіни. З використанням розроблених імітаційних моделей досліджено електромеханічні процеси в системі ГПМ-НР при змінній потужності приводної турбіни за векторного керування електромагнітним моментом генератора. За результатами чисельних досліджень проведено аналіз електромеханічних процесів в системі і порівняння ефективності застосування запропонованих алгоритмів.

  1. A. Rolan, A. Luna, G. Vazquez, D. Aguilar and G. Azevedo, "Modeling of a variable speed wind turbine with a Permanent Magnet Synchronous Generator", 2009 IEEE International Symposium on Industrial Electronics, pp. 734-739, Seoul, South Korea, 2009. doi: 10.1109/ISIE.2009.5218120.
  2. W. Qiao, L. Qu and R. G. Harley, "Control of IPM Synchronous Generator for Maximum Wind Power Generation Considering Magnetic Saturation", in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 45, no. 3, pp. 1095-1105, May-june 2009. doi: 10.1109/TIA.2009.2018914.
  3. V. V. Grebenikov and R. V. Gamaliia, "Comparative Analysis of Two Types of Generators with Permanent Magnets for Wind Turbine", 2019 IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES), kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University, September 23–25, pp. 126-129, kremenchuk, Ukraine, 2019. doi: 10.1109/MEES.2019.8896375.
  4. L.I.Mazurenko, O.V.Dzhura, M.V.Kramar, and M.O. Shykhnenko, “Wind energy conversion system with induction generators connected to a single static compensator”, 2019 IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES), kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University, September 23–25, pp. 258–261, kremenchuk, Ukraine, 2019. doi: 10.1109/MEES.2019.8896405
  5. A.Hemeida, W.A.Farag, and O.A.Mahgoub, “Modeling and Control of Direct Driven PMSG for Ultra Large Wind Turbines”, World Academy of Science, Engineering and Technology, pp. 1269-1275, At Venice, Italy, 2011.
  6. Huang, Nantao, "Simulation of Power Control of a Wind Turbine Permanent Magnet Synchronous Generator System", http://epublications.marquette.edu/theses_open/215, 2013.
  7. L.I.  Mazurenko and O.V. Dzhura, “The mathema­tical model of a stand-alone power generating complex containing two asynchronous generators and a single semiconductor converter for excitation”, Pratsi Instytutu electrodynamiky Natsionalnoi akademii nauk Ukrainy, no. 44, pp. 69-78, Kyiv, Ukraine: Institute of Electrodynamics of Ukraine, 2016. (Ukrainian)
  8. L.I.  Mazurenko and O.V. Dzhura, “Mathematical model and control algorithm of an unregulated wind turbine and IEIG-based isolated energy system”, Electromechanical and energy saving systems, no. 3/2018(43), pp. 24–30, kremenchuk, Ukraine: Kremenchuk National University, 2018. doi: 10.30929/2072-2052.2018.3.43.24-30. (Ukrainian)