АНАЛІЗ СТРУКТУР І ДИНАМІКИ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ ВІТРОВИМИ ГЕНЕРАТОРАМИ
DOI:
https://doi.org/10.18664/1994-7852.201.2022.267774Ключові слова:
асинхронний генератор, вітрова турбіна, вітроенергетика, електростанція, система керуванняАнотація
Подано динаміку розвитку альтернативних джерел живлення за останні
декілька десятиліть, що дає підстави говорити про тенденції подальшого розвитку вітрової
енергетики. За класифікацією міжнародного стандарту IEC 61400 навeдeнo аналіз структур
і технічних характеристик вітрових генераторів, а саме типи електричних двигунів, силові
схеми напівпровідникових перетворювачів, що забезпечують генерацію електричної енергії до
загальнопромислової електричної мережі. Розглянуто питання можливості роботи вітрових
генераторів у широких діапазонах вітру, питання емісії реактивної потужності та вищих
гармонік струмів до загальнопромислової електричної мережі, а також питання ККД різних
структур вітрогенераторів. Запропоновано систему керування вітровою турбіною з
асинхронним генератором. Наведено дослідження перехідних процесів керування та
енергетичної сумісності вітроустановки повного перетворення енергії з мережею живлення
шляхом імітаційного комп’ютерного моделювання в програмному середовищі
Matlab / Simulink. Отриманий результат вказує на принципову можливість роботи
асинхронного генератора з короткозамкненим ротором у складі вітроустановки, що дає
змогу віддавати потужність до мережі змінного струму при низьких швидкостях вітру.
Посилання
Ortega Izquierdo M., Del Rio P. An analysis of the socioeconomic and environmental
benefits of wind energy deployment in Europe. Renewable Energy. 2020. Vol. 160. P. 1067–1080.
DOI: 10.1016/j.renene.2020.06.133.
Fouad A., Alali Сh., Gainullina L. Increasing the efficiency of wind farms. iPolytech
Journal. 2022. Vol. 26. P. 217–227. DOI: 10.21285/1814-3520-2022-2-217-227.
Muhammad Shahzad N., Nisar A., Muhammad B., Hafiz M. N. Potential environmental
impacts of wind energy development. A global perspective. Current Opinion in Environmental
Science & Health. 2020. Vol. 13. P. 85–90. DOI: 10.1016/j.coesh.2020.01.002.
Chaudhuri A., Datta R., Kumar M. P., Davim J. P., Pramanik S. Energy Conversion
Strategies for Wind Energy System: Electrical, Mechanical and Material Aspects. Materials. 2022.
Vol. 15, No. 3, 1232. P. 1–36. DOI: 10.3390/ma15031232.
Watson S., Moro A., Reis V., Baniotopoulos C., Barth S., Bartoli G., Bauer F. Future
emerging technologies in the wind power sector: A European perspective. Renewable and Sustainable
Energy Reviews. 2019. Vol. 113, 109270. P. 1–21. DOI: 10.1016/j.rser.2019.109270.
Plakhtii O., Nerubatskyi V., Mykhalkiv S., Hordiienko D., Shelest D., Khomenko I.
Research of energy characteristics of three-phase voltage source inverters with modified pulse width
modulation. 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). 2021. P. 422–427.
DOI: 10.1109/KhPIWeek53812.2021.9570071.
Nerubatskyi V., Plakhtii O., Hordiienko D., Mykhalkiv S., Ravlyuk V. A method for
calculating the parameters of the sine filter of the frequency converter, taking into account the
criterion of starting current limitation and pulse-width modulation frequency. Eastern-European
Journal of Enterprise Technologies. 2021. Vol. 1, No. 8 (109). P. 6–16. DOI: 10.15587/1729-
2021.225327.
Nerubatskyi V., Plakhtii O., Hordiienko D., Khoruzhevskyi H. Study of energy parameters
in alternative power source microgrid systems with multilevel inverters. International scientific
journal «Industry 4.0». 2020. Vol. 5, Issue 3. P. 118–121.
Nerubatskyi V., Plakhtii O., Hordiienko D. Control and accounting of parameters of
electricity consumption in distribution networks. 2021 XXXI International Scientific Symposium
Metrology and Metrology Assurance (MMA). 2021. P. 114–117.
DOI: 10.1109/MMA52675.2021.9610907.
Hamiani H., Abdellah M., Tadjeddine A., Abdelkader B., Salim R. A wind turbine
sensorless automatic control systems, analysis, modelling and development of IDA-PBC method.
International Journal of Power Electronics and Drive Systems (IJPEDS). 2020. Vol. 11, No. 1.
P. 45–55. DOI: 10.11591/ijpeds.v11.i1.pp45-55.
Stock S., Babazadeh D., Becker C. Applications of Artificial Intelligence in Distribution
Power System Operation. IEEE Access. 2021. Vol. 9. P. 150098–150119.
DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3125102.
Zhao Q., Garcia-Gonzalez J., Garcia-Cerrada A., Renedo J., Rouco L. HVDC in the Future
Power Systems. Transmission Expansion Planning: The Network Challenges of the Energy
Transition. 2020. P. 117–151. DOI: 10.1007/978-3-030-49428-5_6.
Cao D., Hu W., Zhao J., Zhang G., Zhang B., Liu Z., Chen Z., Blaabjerg F. Reinforcement
learning and its applications in modern power and energy systems: A review. J. Mod. Power Syst.
Clean Energy. 2020. Vol. 8, No. 6. P. 1029–1042.
Ohya Y., Karasudani T., Nagai T., Watanabe K. Wind lens technology and its application
to wind and water turbine and beyond. Renew. Energy Environ. Sustain. 2017. Vol. 2. P. 1–6.
DOI: 10.1051/rees/2016022.
Nerubatskyi V. P., Plakhtii O. A., Hordiienko D. A., Syniavskyi A. V., Philipjeva M. V.
Use of modern technologies in the problems of automation of data collection in intellectual power
supply systems. Modern engineering and innovative technologies. 2022. Issue 19, Part 1. P. 38–51.
DOI: 10.30890/2567-5273.2022-19-01-058.
Plakhtii O., Nerubatskyi V., Scherbak Ya., Mashura A., Khomenko I. Energy efficiency
criterion of power active filter in a three-phase network. 2020 IEEE KhPI Week on Advanced
Technology (KhPIWeek). 2020. P. 165–170. DOI: 10.1109/KhPIWeek51551.2020.9250073.
Chumack V., Tsyvinskyi S., Kovalenko M., Ponomarev A., Tkachuk I. Mathemathical
modeling of a synchronous generator with combined excitation. Eastern-European Journal of
Enterprise Technologies. 2020. Vol. 1. P. 30–36. DOI: 10.15587/1729-4061.2020.193495.
Devederkin I., Nikitenko G., Konoplev E., Edakaev A. Device of synchronous generator
with increased magnetic efficiency for use in wind power plants with capacity of up to 5 kW.
Engineering for Rural Development. 2021. P. 1672–1678. DOI: 10.22616/ERDev.2021.20.TF363.
Hasan A., Elgammal T., Jackson R., Amano R. Comparative Study of the Inline
Configuration Wind Farm. Journal of Energy Resources Technology. 2019. Vol. 142, No. 6. P. 1–23.
DOI: 10.1115/1.4045463.
Alhajj Hassan F., Alali Сh., Gainullina L. Increasing the efficiency of wind farms.
iPolytech Journal. 2022. Vol. 26. P. 217–227. DOI: 10.21285/1814-3520-2022-2-217-227.
Wisatesajja W., Roynarin W., Intholo D. Comparing the effect of rotor tilt angle on
performance of floating offshore and fixed tower wind turbines. J. Sustain. Dev. 2019. Vol. 12. P. 84–
DOI: 10.5539/jsd.v12n5p84.
Hand B., Cashman A. A review on the historical development of the lift-type vertical axis
wind turbine: From onshore to offshore floating application. Sustain. Energy Technol. Assess. 2020.
Vol. 38, 100646. DOI: 10.1016/j.seta.2020.100646.
Ryndzionek R., Sienkiewicz L. Evolution of the HVDC Link Connecting Offshore Wind
Farms to Onshore Power Systems. Energies. 2020. Vol. 13, No. 8, 1914. P. 1–17.
DOI: 10.3390/en13081914.
Korompili A., Wu Q., Zhao H. Review of VSC HVDC connection for offshore wind power
integration. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 59. P. 1405–1414.
DOI: 10.1016/j.rser.2016.01.064.
Thangavelu S. K., Wan T. G., Piraiarasi C. Flow simulations of modified diffuser
augmented wind turbine. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2020. Vol. 886, 012023. P. 1–8.
DOI: 10.1088/1757-899x/886/1/012023.
Joshi N., Sharma J. Analysis and Control of Wind Power Plant. 2020 4th International
Conference on Electronics, Communication and Aerospace Technology (ICECA). 2020. P. 412–415.
DOI: 10.1109/ICECA49313.2020.9297620.
Torres-Madronero J. L., Alvarez-Montoya J., Restrepo-Montoya D., TamayoAvendano J. M., Nieto-Londono C., Sierra-Perez J. Technological and operational aspects that limit
small wind turbines performance. Energies. 2020. Vol. 13, No. 22, 6123. DOI: 10.3390/en13226123.
Bechtle P., Schelbergen M., Schmehl R., Zillmann U., Watson S. Airborne wind energy
resource analysis. Renew. Energy. 2019. Vol. 141. P. 1103–1116.
DOI: 10.1016/j.renene.2019.03.118.
Qadr H. An Exploration into Wind Turbines, Their Impacts and Potential Solutions. Journal
of Environmental Science and Public Health. 2018. Vol. 2, Issue 1. P. 64–69.
DOI: 10.26502/jesph.96120029.
Falani S., Gonzalez M., Barreto F., Toledo J., Torkomian A. Trends in the technological
development of wind energy generation. International Journal of Technology Management &
Sustainable Development. 2020. Vol. 19. P. 43–68. DOI: 10.1386/tmsd_00015_1.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
