Имитационное моделирование режимов работы ветроэлектростанции на базе трехфазного синхронного генератора с постоянными магнитами
Ключевые слова:
ветроэнергетическая установка, синхронный генератор, постоянные магниты, скорость ветра, электрические потери
Аннотация
В статье рассматривается общая концепция моделирования ветроэнергетической установки (ВЭУ) с переходом от единичной модели к планируемой мощной ветроэлектростанции с параллельной работой ВЭУ. Представлены результаты анализа моделирования режимов работы ВЭУ L100 мощностью 2,5 МВт с трехфазным синхронным генератором на постоянных магнитах и комплектом оборудования, производимого в России. Анализ проводился с учетом изменения скорости ветра, воздействующего на регулируемые посредством угла наклона лопасти ветроколеса, и основан на имитационной модели ветроэлектростанции, разработанной в программном комплексе MATLAB/Simulink. Использован алгоритм «отслеживания точки максимальной мощности» силовыми преобразователями типа «back-to-back», показавший возможность эффективного управления ВЭУ за счет контроля скорости генератора. Анализ режимов работы ВЭУ подтвердил высокие динамические характеристики метода векторного управления, позволяющего генератору быстро реагировать на изменение скорости ветра. Обоснована необходимость установки выходного фильтра преобразователя на стороне электрической сети с целью обеспечения качества генерируемой электроэнергии.
Литература
1. АО «НоваВинд» [Электрон. ресурс], URL: https://novawind.ru/?ysclid=lygsz2mbvj711469734 (дата обращения 24.03.2024).
2. Рамадан А.В, Елистратов В.В. Моделирование режимов работы сетевой ветроэнергетической установки с синхронным генератором на постоянных магнитах. – Электричество, 2019, № 7, c. 11–22.
3. Халилов М.Т. Синхронные двигатели с постоянными магнитами – описание и преимущества. – Энигма, 2020, 22-2, с. 211–215.
4. Гордиевский Е.М. и др. Разработка модели ветроэнергетической установки в программе в Matlab/Simulink. – Наука ЮУрГУ, 2020, № 7, c. 25–32.
5. Рамадан А., Денисов Р.С. Моделирование автономных энергокомплексов на основе ВИЭ для изолированных потребителей в среде MATLAB Simulink. – Вестник аграрной науки Дона, 2017, т. 3, № 39, с. 11–20.
6. Синхронные электродвигатели с постоянными магнитами [Электрон. ресурс], URL: https://sicme.ru/produktsiya/ (дата обращения 06.03.2024).
7. Брилинский А.С. и др. Регулирование напряжения в системообразующих и распределительных сетях. СПб.: Политех-пресс, 2022, 120 c.
8. Рамадан А. Обоснование параметров систем энергоснабжения на основе ВИЭ для условий Сирии: дис. … канд. техн. наук. СПб.:2020, 183 с.
9. Рамадан А., Елистратов В.В. Моделирование и управление сетевой ветроэнергетической установкой с асинхронным генератором двойного питания. – Электричество, 2019, № 3, c. 23–37.
10. Инженерные решения. Синхронный двигатель с постоянными магнитами [Электрон. ресурс], URL: https://ru.about-motors.com/motorcontrol/pmsm/?ysclid=lymom27ago129428147 (дата обращения 24.03.2024).
11. Инженерные решения. Бездатчиковое полеориентированное управление электродвигателем с постоянными магнитами [Электрон. ресурс], URL: https://ru.about-motors.com/motorcontrol/sensorless/?ysclid=lymoqqlhgg230751926 (дата обращения 24.03.2024).
12. Lluís Trilla., Fernando D.B., Oriol G.B. Linear parameter-varying control of of permanent magnet synchronous generators for wind power systems. – IET Power Electronic, 2013, doi: 10.1049/iet-pel.2013.0149.
13. Соломин Е.В. Ветроэнергетические установки ГРЦ-Вертикаль. – Альтернативная энергетика и экология, 2010, № 1, с. 10–15.
14. Makarichev Yu.A. et al. Energy Efficiency of the Wind Power Generator. – EIConRus, 2019, pp. 294–298, DOI:10.1109/EIConRus.2019.8657095.
15. ГОСТ 30804.4.7–2013. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств. М.: Стандартинформ, 2013, 40 с.
---
Работа выполнена в рамках исследований по государственному заданию Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема FSEG-2023-0012).
#
1. NovaVind JSC [Electron. resource], URL: https://novawind.ru/?ysclid=lygsz2mbvj711469734 (Date of appeal 24.03.2024).
2. Ramadan A.V., Elistratov V.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 7, pp. 11–22.
3. Halilov М.Т. Enigma – in Russ. (Enigma), 2020, 22-2, pp. 211–215.
4. Gordievskiy Е.М. et al. Nauka YuUrGU – in Russ. (SUSU Science), 2020, No. 7, pp. 25–32.
5. Ramadan А., Денисов Р.С. Vestnik agrarnoy nauki Dona – in Russ. (Bulletin of Agrarian Science of the Don), 2017, vol. 3, No. 39, pp. 11–20.
6. Sinhronnye elektrodvigateli s postoyannymi magnitami (Synchronous Electric Motors with Permanent Magnets) [Electron. resource], URL: https://sicme.ru/produktsiya/ (Date of appeal 06.03.2024).
7. Brilinskiy A.S. et al. Regulirovanie napryazheniya v sistemo-obrazuyushchih i raspredelitel'nyh setyah (Voltage Regulation in Backbone and Distribution Networks). SPb.: Politekh-press, 2022, 120 p.
8. Ramadan А. Obosnovanie parametrov sistem energosnabzheniya na osnove VIE dlya usloviy Sirii: dis. … kand. tekhn. nauk (Justification of the Renewable Energy Supply System Parameters for the Syria Conditions: Dis. ... cand. Sci. (Eng.)). SPb.:2020, 183 p.
9. Ramadan A.V, Elistratov V.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 3, pp. 23–37.
10. Inzhenernye resheniya (Engineering Solutions) [Electron. resource], URL: https://ru.about-motors.com/motorcontrol/pmsm/?ysclid=lymom27ago129428147 (Date of appeal 24.03.2024).
11. Inzhenernye resheniya (Engineering Solutions) [Electron. resource], URL: https://ru.about-motors.com/motorcontrol/sensorless/?ysclid=lymoqqlhgg230751926 (Date of appeal 24.03.2024).
12. Lluís Trilla., Fernando D.B., Oriol G.B. Linear parameter-varying control of of permanent magnet synchronous generators for wind power systems. – IET Power Electronic, 2013, doi: 10.1049/iet-pel.2013.0149.
13. Solomin Е.V. Al'ternativnaya energetika i ekologiya – in Russ. (Alternative Energy and Ecology), 2010, No. 1, pp. 10–15.
14. Makarichev Yu.A. et al. Energy Efficiency of the Wind Power Generator. – EIConRus, 2019, pp. 294–298, DOI:10.1109/EIConRus.2019.8657095.
15. GОSТ 30804.4.7–2013. Obshchee rukovodstvo po sredstvam izmereniy i izmereniyam garmonik i intergarmonik dlya sistem elektrosnabzheniya i podklyuchaemyh k nim tekhnicheskih sredstv (General Guide on Harmonics and Interharmonics Measuring Instruments and Measurement, for Power Supply Systems and Equipment Connected Thereto). M.: Standartinform, 2013, 40 p
---
The work was carried out within the framework of research activities conducted under the state assignment of Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (the topic FSEG 2023-0012)
2. Рамадан А.В, Елистратов В.В. Моделирование режимов работы сетевой ветроэнергетической установки с синхронным генератором на постоянных магнитах. – Электричество, 2019, № 7, c. 11–22.
3. Халилов М.Т. Синхронные двигатели с постоянными магнитами – описание и преимущества. – Энигма, 2020, 22-2, с. 211–215.
4. Гордиевский Е.М. и др. Разработка модели ветроэнергетической установки в программе в Matlab/Simulink. – Наука ЮУрГУ, 2020, № 7, c. 25–32.
5. Рамадан А., Денисов Р.С. Моделирование автономных энергокомплексов на основе ВИЭ для изолированных потребителей в среде MATLAB Simulink. – Вестник аграрной науки Дона, 2017, т. 3, № 39, с. 11–20.
6. Синхронные электродвигатели с постоянными магнитами [Электрон. ресурс], URL: https://sicme.ru/produktsiya/ (дата обращения 06.03.2024).
7. Брилинский А.С. и др. Регулирование напряжения в системообразующих и распределительных сетях. СПб.: Политех-пресс, 2022, 120 c.
8. Рамадан А. Обоснование параметров систем энергоснабжения на основе ВИЭ для условий Сирии: дис. … канд. техн. наук. СПб.:2020, 183 с.
9. Рамадан А., Елистратов В.В. Моделирование и управление сетевой ветроэнергетической установкой с асинхронным генератором двойного питания. – Электричество, 2019, № 3, c. 23–37.
10. Инженерные решения. Синхронный двигатель с постоянными магнитами [Электрон. ресурс], URL: https://ru.about-motors.com/motorcontrol/pmsm/?ysclid=lymom27ago129428147 (дата обращения 24.03.2024).
11. Инженерные решения. Бездатчиковое полеориентированное управление электродвигателем с постоянными магнитами [Электрон. ресурс], URL: https://ru.about-motors.com/motorcontrol/sensorless/?ysclid=lymoqqlhgg230751926 (дата обращения 24.03.2024).
12. Lluís Trilla., Fernando D.B., Oriol G.B. Linear parameter-varying control of of permanent magnet synchronous generators for wind power systems. – IET Power Electronic, 2013, doi: 10.1049/iet-pel.2013.0149.
13. Соломин Е.В. Ветроэнергетические установки ГРЦ-Вертикаль. – Альтернативная энергетика и экология, 2010, № 1, с. 10–15.
14. Makarichev Yu.A. et al. Energy Efficiency of the Wind Power Generator. – EIConRus, 2019, pp. 294–298, DOI:10.1109/EIConRus.2019.8657095.
15. ГОСТ 30804.4.7–2013. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств. М.: Стандартинформ, 2013, 40 с.
---
Работа выполнена в рамках исследований по государственному заданию Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема FSEG-2023-0012).
#
1. NovaVind JSC [Electron. resource], URL: https://novawind.ru/?ysclid=lygsz2mbvj711469734 (Date of appeal 24.03.2024).
2. Ramadan A.V., Elistratov V.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 7, pp. 11–22.
3. Halilov М.Т. Enigma – in Russ. (Enigma), 2020, 22-2, pp. 211–215.
4. Gordievskiy Е.М. et al. Nauka YuUrGU – in Russ. (SUSU Science), 2020, No. 7, pp. 25–32.
5. Ramadan А., Денисов Р.С. Vestnik agrarnoy nauki Dona – in Russ. (Bulletin of Agrarian Science of the Don), 2017, vol. 3, No. 39, pp. 11–20.
6. Sinhronnye elektrodvigateli s postoyannymi magnitami (Synchronous Electric Motors with Permanent Magnets) [Electron. resource], URL: https://sicme.ru/produktsiya/ (Date of appeal 06.03.2024).
7. Brilinskiy A.S. et al. Regulirovanie napryazheniya v sistemo-obrazuyushchih i raspredelitel'nyh setyah (Voltage Regulation in Backbone and Distribution Networks). SPb.: Politekh-press, 2022, 120 p.
8. Ramadan А. Obosnovanie parametrov sistem energosnabzheniya na osnove VIE dlya usloviy Sirii: dis. … kand. tekhn. nauk (Justification of the Renewable Energy Supply System Parameters for the Syria Conditions: Dis. ... cand. Sci. (Eng.)). SPb.:2020, 183 p.
9. Ramadan A.V, Elistratov V.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 3, pp. 23–37.
10. Inzhenernye resheniya (Engineering Solutions) [Electron. resource], URL: https://ru.about-motors.com/motorcontrol/pmsm/?ysclid=lymom27ago129428147 (Date of appeal 24.03.2024).
11. Inzhenernye resheniya (Engineering Solutions) [Electron. resource], URL: https://ru.about-motors.com/motorcontrol/sensorless/?ysclid=lymoqqlhgg230751926 (Date of appeal 24.03.2024).
12. Lluís Trilla., Fernando D.B., Oriol G.B. Linear parameter-varying control of of permanent magnet synchronous generators for wind power systems. – IET Power Electronic, 2013, doi: 10.1049/iet-pel.2013.0149.
13. Solomin Е.V. Al'ternativnaya energetika i ekologiya – in Russ. (Alternative Energy and Ecology), 2010, No. 1, pp. 10–15.
14. Makarichev Yu.A. et al. Energy Efficiency of the Wind Power Generator. – EIConRus, 2019, pp. 294–298, DOI:10.1109/EIConRus.2019.8657095.
15. GОSТ 30804.4.7–2013. Obshchee rukovodstvo po sredstvam izmereniy i izmereniyam garmonik i intergarmonik dlya sistem elektrosnabzheniya i podklyuchaemyh k nim tekhnicheskih sredstv (General Guide on Harmonics and Interharmonics Measuring Instruments and Measurement, for Power Supply Systems and Equipment Connected Thereto). M.: Standartinform, 2013, 40 p
---
The work was carried out within the framework of research activities conducted under the state assignment of Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (the topic FSEG 2023-0012)
