Науковий вісник НГУ

Математичне моделювання автономної вітроелектричної установки на основі магнітоелектричного генератора

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №5 2022

Останнє оновлення: 30 жовтня 2022

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1953

Authors:

В.М.Головко, orcid.org/0000-0003-0195-9654, Інститут відновлюваної енергетики НАН України, м. Київ, Україна; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

М.Я.Островерхов, orcid.org/0000-0002-7322-8052, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

М.А.Коваленко, orcid.org/0000-0002-5602-2001, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

І.Я.Коваленко, orcid.org/0000-0003-1097-2041, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д.В.Ципленков, orcid.org/0000-0002-0378-5400, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна,, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2022, (5): 074 - 079

https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-5/074

Abstract:

Мета. Розробка математичної моделі автономної вітроелектричної установки на основі торцевого електрогенератора з подвійним статором і комбінованим збудженням для оцінки методів підвищення ефективності перетворення механічної енергії вітру в електричну.

Методика. Для проведення дослідження в роботі використовувались методи загальної теорії вітроелектричних установок, методи математичного моделювання, в основі яких лежить чисельне розв’язання нелінійних диференційних рівнянь для оцінки способів корекції вихідної потужності в середовищі Matlab-Simulink шляхом модифікації стандартних блоків.

Результати. У роботі розроблена чисельна імітаційна математична модель автономної вітроелектричної установки у складі із магнітоелектричним генератором з аксіальним магнітним потоком із комбінованим збудженням і подвійним статором. Модель створена з метою дослідження параметрів і характеристик установки, а також оцінки методів і засобів підвищення ефективності перетворення енергії вітру в електричну енергію. За результатами досліджень встановлено, що більш ефективним методом регулювання вихідної потужності генератора у складі вітроустановки є використання додаткової обмотки для підмагнічування, порівняно з використанням додаткової ємності. Остання забезпечує до 7–16 % зростання вихідної потужності, у той час як використання обмотки підмагнічування дозволяє підвищити вихідну потужність до 32–35 %. Отримані авторами результати дозволяють надалі розвивати ряд методів підвищення ефективності перетворення механічної енергії ротора вітрогенератора в електричну.

Наукова новизна. Розроблена вперше математична модель, на відміну від існуючих, ураховує наявність подвійного статора, додаткової обмотки для підмагнічування магнітної системи та аксіального характеру замикання основного й додаткового магнітного потоку. Розроблена модель також ураховує зміну параметрів електрогенератора з аксіальним магнітним потоком при зміні параметрів вітру, ротора вітрової установки й навантаження. Модель розроблена для аналізу можливості регулювання вихідної потужності електрогенератора при зміні швидкості вітру.

Практична значимість. Результати моделювання свідчать про перспективність промислової реалізації вітроелектричної установки на основі магнітоелектричного генератора для їх використання в якості автономних електроустановок та у складі маневрених енергосистем.

Ключові слова: автономна вітроелектрична установка, торцевий генератор, подвійний статор, постійні магніти, обмотка підмагнічування

References.

1. Golovko, V. M., Kokhanevich, V. P., Shikhaylov, M. O., & Kova-lenko, I. Ya. (2019). The influence of the aerodynamic characteristics of the blade profile on the energy characteristics of the wind turbine rotor. Renewable energy, 4(59), 49-55. https://doi.org/10.36296/1819-8058.2019.4(59).49-55.

2. Chumack, V., Bazenov, V., Tymoshchuk, O., Kovalenko, M., Tsyvinskyi, S., Kovalenko, I., & Tkachuk, I. (2021). Voltage stabilization of a controlled autonomous magnetoelectric generator with a magnetic shunt and permanent magnet excitation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(5(114)), 56-62. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.246601.

3. Wang, W., Wang, W., Mi, H., Longbo, M., Zhang, G., Liu, H., & Wen, Ya. (2018). Study and Optimal Design of a Direct-Driven Stator Coreless Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Generator with Improved Dynamic Performance. Energies, 11(11), 3162-3168. https://doi.org/10.3390/en11113162.

4. Radwan-Pragłowska, N., Wegiel, T., & Borkowski, D. (2020). Modeling of Axial Flux Permanent Magnet Generators. Energies, 13(21), 5741-5745. https://doi.org/10.3390/en13215741.

5. Eldoromi, M., Tohidi, S., Feyzi, M., Rostami, N., & Reza, E. (2018). Improved design of axial flux permanent magnet generator for small-scale wind turbine. Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences, 26(6), 3084-3099. https://doi.org/10.3906/elk-1711-402.

6. Marek, G., Ebiowski, A. S., Gołebiowski, L., & Damian, M. (2018). Functional simulation model of the axial flux permanent magnet generator. Archives of Electrical Engineering, 67(4), 857-868. https://doi.org/10.24425/aee.2018.124745.

7. Zhang, Z., Nilssen, R., Muyeen, S. M., Nysveen, A., & Al-Durra, A. (2017). Design Optimization of ironless multi-stage axial-flux permanent magnet generators for offshore wind turbines. Engineering Optimization, 49, 815-827. https://doi.org/10.1080/0305215X.2016.1208191.

8. Perminov, Y. N., Kokhanevich, V. P., & Zinchenko, T. V. (2016). Algorithm for calculation of synchronous generators of an end structure with two magnetic systems located on the ends of the stator for wind power plants. Renewable energy, (2), 45-49.

9. Gaddi, N.S., & Malini, A.V. (2017). Hybrid Wind-Battery System for a Stand-Alone Wind Energy Conversion System. International Journal of Innovative Research in Electrical, Electronics, Instrumentation and Control Engineering, 5(5), 42-48. https://doi.org/10.17148/IJIREEICE.2017.5508.

10. Kovalenko, I. Ya. (2021). Operation of a synchronous generator with permanent magnets when magnetized by an external capacitor. Renewable energy, (1), 50-58. https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.1(64).50-58.

• < Попередня
• Наступна >