Математичне моделювання автономної вітроелектричної установки на основі магнітоелектричного генератора
- Деталі
- Категорія: Зміст №5 2022
- Останнє оновлення: 30 жовтня 2022
- Опубліковано: 30 листопада -0001
- Перегляди: 1818
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.
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.
Наступні статті з поточного розділу:
- Оцінювання ефективності управління та використання водних ресурсів за спрощеними показниками - 30/10/2022 23:21
- Екологізація ринкової поведінки споживачів та управлінські бізнес-стратегії - 30/10/2022 23:21
- Підприємницькі структури видобувної промисловості: зарубіжний досвід охорони природокористування - 30/10/2022 23:21
- Дихотомія правового забезпечення екологічної безпеки при видобуванні, вилученні та використанні метану вугільних родовищ - 30/10/2022 23:21
- Планувальні моделі санітарно-захисних зон навколо режимоутворюючих об’єктів - 30/10/2022 23:21
- Кримінальна відповідальність за незаконне видобування корисних копалин: аналіз законодавчих новел - 30/10/2022 23:21
- Правове забезпечення екологічної безпеки в умовах воєнного стану в Україні - 30/10/2022 23:21
- Ризик виникнення легеневих захворювань у гірників при використанні протипилових респіраторів - 30/10/2022 23:21
- Проблеми розвитку новітніх систем електрозабезпечення України в контексті європейської інтеграції - 30/10/2022 23:21
- Оцінка та прогнозування викидів діоксиду вуглецю на вугільних теплових електростанціях України - 30/10/2022 23:21
Попередні статті з поточного розділу:
- Експериментальна оцінка пожежної небезпеки літій-іонного елемента живлення під час його механічного пошкодження - 30/10/2022 23:21
- Обґрунтування методики розрахунку розрізних циліндричних барабанів шахтних підіймальних машин збільшеної канатомісткості - 30/10/2022 23:21
- Навантаженість вагона-платформи для перевезень наливних вантажів - 30/10/2022 23:21
- Вплив слабких електромагнітних полів на властивості вугільної речовини - 30/10/2022 23:21
- Використання відходів природного фосфату у виробництві будівельної цегли - 30/10/2022 23:21
- Прогнозування технічної ефективності мобільних установок для капітального ремонту свердловин - 30/10/2022 23:21
- Обґрунтування оптимальних параметрів елементів уступів і бортів залізорудних кар’єрів - 30/10/2022 23:21
- Особливості буріння твердих порід із застосуванням гідроударної технології - 30/10/2022 23:20
- Явища та механізми шлакування й корозії при енергетичному використанні вугілля з високим вмістом солей - 30/10/2022 23:20
- Про найдавніше свідчення використання некрем’яних гірських порід Середнього Придніпров’я - 30/10/2022 23:20