Розроблення та дослідження в MATLAB моделі автономного асинхронного генератора з інвертором у колі ротора для вітрової установки

2025;
: с. 124 – 134
https://doi.org/10.23939/jeecs2025.02.124
Надіслано: Жовтень 15, 2025
Переглянуто: Грудень 08, 2025
Прийнято: Грудень 15, 2025

B. Kopchak, A. Mandiuk, I. Dziuba, I. Babii. (2025). Development and investigation in MATLAB of an autonomous induction generator model with the inverter in rotor circuit for a wind turbine. Energy Engineering and Control Systems, Vol. 11, No. 2, pp. 124 – 134. https://doi.org/10.23939/jeecs2025.02.124

1
Національний університет «Львівська політехніка»
2
Національний університет «Львівська політехніка»
3
Національний університет «Львівська політехніка»
4
Національний університет «Львівська політехніка»

В роботі розроблена та досліджена в MATLAB модель автономного асинхронного генератора з інвертором у колі фазного ротора та самозбудженням для вітрової установки. В системі застосований  інвертор зі скалярним керуванням та незалежним живленням, а також врахована нелінійна крива намагнічування асинхронного генератора. Регулювання напруги та частоти розділене. Розроблена модель дозволила провести дослідження в режимі самозбудження для різних частот живлення ротора. У ході моделювання процесу самозбудження автономного асинхронного генератора було встановлено, що оптимальні параметри для стабільного самозбудження досягалися при частоті ротора 1,8 Гц та напрузі живлення ротора 20 В. В роботі здійснено дослідження впливу накиду активно-індуктивного навантаження та реакцію системи на зміну швидкості приводного вала. У режимі підключення навантаження 40 % від номінального значення було зафіксовано невелике зниження напруги разом зі зростанням фазного струму ротора, однак система залишалася стабільною без потреби в додаткових засобах регулювання. За допомогою підвищення напруги інвертора параметри напруги на затискачах генератора були повернуті до початкового рівня. При раптовому зниженні швидкості приводного вала на 10 % також спостерігалося незначне зменшення напруги та збільшення струму ротора. Цей режим генератор пройшов стабільно, а напругу і частоту знову вдалося вирівняти завдяки інвертору.

  1. Krishna, V.B.M., Ghosh, S., Rajesh, P., Kiran, T.S.K., Satyanarayana, M. (2023). Experimental Study on Self-Excited Induction Generator for Small-Scale Isolated Rural Electricity Applications. Results in Engineering, 18, 101182. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.101182
  2. Xiong, X., Luo, B., Li, L., Sun, Z., Blaabjerg, F. (2023). Impedance Reshaping Method of DFIG System Based on Compensating Rotor Current Dynamic to Eliminate PLL Influence. arXiv preprint, arXiv:2307.10111. https://arxiv.org/abs/2307.10111
  3. Sienkiewicz, Ł., Wilczyński, F., Racewicz, S. (2025). Stand-Alone Operation of Multi-Phase Doubly-Fed Induction Generator Supplied by SiC-Based Current Source Converter. Energies, 18(11), 2753. https://doi.org/10.3390/en18112753
  4. Metello, E., Moutinho, I., Véstias, M., Amaral, T., Duque, C., Afonso, J.L. (2024). Study of a Self-Excited Three-Phase Induction Generator. Energies, 17(16), 3900. https://doi.org/10.3390/en17163900
  5. Singh, B., Murthy, S.S., Gupta, S. (2002). Analysis and Design of Self-Excited Induction Generators for Renewable Energy Applications. IEEE Transactions on Energy Conversion, 17(4), 697–704.
  6. Bansal, R.C. (2005). Three-Phase Self-Excited Induction Generators: An Overview. IEEE Transactions on Energy Conversion, 20(2), 292–299. https://doi.org/10.1109/TEC.2004.842395
  7. Khan, M., Iqbal, M.T. (2005). Dynamic Modeling and Simulation of a Small Wind-Fuel Cell Hybrid Energy System. Renewable Energy, 30(3), 421–439. https://doi.org/10.1016/j.renene.2004.05.013
  8. Gupta, S., Murthy, S.S., Singh, B. (2004). Transient Analysis of Self-Excited Induction Generator with Electronic Load Controller. Electric Power Components and Systems, 32(10), 927–944.