Схема системы управления вэу

Содержание
  1. Схема системы управления вэу
  2. Ребенок Евгений Вадимович
  3. Факультет компьютерных информационных технологий и автоматики
  4. Кафедра автоматики и телекоммуникаций
  5. Специальность «Компьютерные системы управления и атоматика»
  6. Система автоматического управления ветроэнергетической установкой
  7. Научный руководитель: доц., к. т. н., Хорхордин Александр Владимирович
  8. Система автоматического управления ветроэнергетической установкой
  9. Содержание
  10. Введение
  11. 1. Цель и задачи разработки САУ
  12. 2. Анализ состояния вопроса автоматизации ветроэнергетической установкой
  13. 2.1. Описание технологической схемы получения электрической энергии с помощью ветроэнергетических станций
  14. 2.2. Технологическая схема ВЭУ
  15. 2.3. Ветроэнергетическая станция как объекта управления
  16. 1. Плотности воздуха.
  17. 2. Площади, охваченной лопастями ветротурбины при вращении.
  18. 3. Скорости ветра.
  19. 3. Разработка функциональной схемы системы автоматического управления
  20. 4. Выбор технических средств системы управления
  21. 4.1. Датчик угла поворота и скорости поворота лопастей
  22. 4.2. Датчик угловой скорости генератора
  23. 4.3. Датчик скорости и направления ветра
  24. 4.4. Модули ввода/вывода
  25. 4.5. Блок питания
  26. 4.6. Программируемый логический контроллер
  27. 5. Моделирование работы и синтез регуляторов
  28. 5.1. Моделирование работы системы
  29. 5.2. Синтез регулятора
  30. 5.2.1. Пропорциональный регулятор
  31. 5.2.2. Пропорционально-интегрирующий регулятор
  32. Выводы

Схема системы управления вэу

Тема магистерской диссертации:
«Построение системы управления и диагностики генераторами ветровой электростанции»

Составил Босов Е.А.

Введение. Обоснование актуальности

Проектирование систем управления базируется на требовании обеспечить надежную и экономичную работу ветроэлектроустановок. Принятие проектных решений, как правило, выполняется на основе типовых, уже имеющихся проектов. Но наука и техника постоянно развиваются. Создаются новые, более совершенные алгоритмы управления и аппаратные решения.
Проведенные ранее обширные исследование систем управления ветровых турбин постоянной скорости показали, что значительное увеличение эффективности может быть получено при применении соответствующего контроллера (регулятора) в рамках стратегии нелинейного управления. Программа разработки подобных систем регулирования ветровым турбинам с регулируемой скоростью вращения ветрогенератора в настоящее время является предмет интенсивных исследований. Поэтому данная тема является актуальной.

Читайте также:  Ремонт электрогенератора huter ht950a

Обзор существующих исследований и разработок

Сегодня альтернативные источники энергии становятся все более привлекательнее. современные ветроустановки средней мощности имеут все еще низкий КПД. С целью увеличения КПД применяют преобразователиб подключенные к ветрогенератору.

Рис. 1- IGBT-B6-мостовая схема

Изображенная на рис.1 схема представляет собой два В6-моста- выпрямитель и преобразователь.
Выработанная ветрогенератором мощность отдается в сеть. СПри помощи преобразователя можно изменять частоту вращения ветроколеса, повышая КПД.

На раисунке изображена векторная диаграмма токов и напряжений, объясняющая работу преобразователя.

Рис.2- Фазные напряжения и их разность.

Недостатком данной схемы является ее высокая стоимость. При непосредственном подключении ветрогенератора к сети без преобразователя стоимость ветроустановки значительно уменьшается.

Перечень решаемых в работе задач

1.Управление с регулированием нагрузки воздушных турбин постоянной скорости.
Стандартный подход к управлению ветрогенератором состоит в использовании регуляторов нагрузки, являющихся достаточно эффективными в большинстве практических приложений. Однако, вследствие нелинейности аэродинамики ветрового потока, единичный линейный параметрический регулятор не может адекватно поддерживать требуемый эксплуатационный режим, т.к. линейная аппроксимация при регулировании нагрузки ветрогенератора неприемлема ввиду быстропеременной характеристики скорости ветра, причем случайные порывы ветра могут заставить регулятор перевести ветрогенератор в режим весьма далекий от требуемого.

2.Нелинейное управление ветровых турбин постоянной скорости.
Условно линейные контроллеры используются для регулирования нагрузки исключительно в целях компенсации нелинейности аэродинамического потока. При этом реализуется нелинейная цель управления что позволяет существенно повысить эффективность системы в целом.

3.Прогиб и колебания приводного валопровода.
Вследствие большой инерции лопастей несущего винта, приводы воздушной турбины имеют незначительную ширину полосы пропускаемых частот. Переходные процессы, связанные с прогибом и колебаниями в линии валопровода могут привести к существенному ухудшению рабочих характеристик ветрогенератора. Вследствие влияния низкочастотных колебаний линии валопровода на характеристику регулирования, методы условной линеаризации неэффективны из за неопределенности длительности этих переходных процессов, поэтому необходимо выработать новые критерии формирования характеристик управления. Переходные процессы, связанные с колебаниями в валовой линии ветрогенератора не играют существеенй роли в определении уровня энергетической эффективности комплекса, но приводят к значительному сужению области устойчивости системы управления, а в дальнейшем к необходимости постоянной перестройке регулятора.

В современных ВЭС воплощено множество технических идей, отвечающих последним достижениям науки. Вот далеко не полный перечень уникальных систем и механизмов, обеспечивающих эффективную и безопасную работу ветроэлектростанций:
-система динамического изменения угла атаки (изменяет угол заклинивания лопастей, удерживая тем самым нужный угол атаки);
-система динамического регулирования скорости вращения ветроколеса в зависимости от нагрузки и скорости ветра (выбирает оптимальный режим работы);
-система управления рысканием — электронный флюгер (поворачивает гондолу с ВЭУ по особому закону с учетом доминирующего направления ветра, его порывов и турбуленции);
-система оперативного регулирования магнитного скольжения асинхронного генератора (используются усовершенствованные асинхронные генераторы с ротором «беличья клетка»).
Совсем недавно запущена в производство совершенно новая ВЭУ, в которой использован высоковольтный синхронный генератор со статором, имеющим обмотки из кабеля, и многополюсным ротором на постоянных магнитах. Получаемый переменный ток низкой частоты выпрямляется, а затем преобразуется инвертором в переменный ток сетевой частоты. Редуктор генератору не нужен, поскольку он низкооборотный. Такие установки можно использовать на ВЭС мощностью от 500 кВт до 5 МВт и выше.
За состоянием ВЭС и режимами их работы следит контроллер, куда по каналам поступает вся текущая информация. Если, например, во время работы возникают кратковременные всплески напряжения (так называемый фликкерный эффект), происходящие при коротких, сильных порывах ветра либо при резком изменении нагрузки, их гасят с помощью специальных электронных устройств. Электроника и автоматика надежно защищены от постороннего излучения (в том числе от электромагнитного излучения самой сети и переключающих сетевых устройств) радиотехническим заземлением и экранированием. Важную роль здесь играют современные изоляционные материалы.
В ветровых турбинах с регулируемым шагом выходная мощность ветрогенератора поддерживается в заданных пределах за счет изменения угла поворота лопастей турбины, что позволяет также реагировать на изменение скорости ветра. Однако, реализация системы активной стабилизации частоты вращения ветровых турбин, представляет достаточно сложную проблему управления.
Основные особенности ветрогенераторов:
-Аэродинамические характеристики ротора ветровой турбины нелинейны.
-Диапазон изменения частоты вращения привода — ограничен, скоростной режим в зоне минимальных значений, частотная полоса пропускания сигнала — незначительна.
Главная цель управления состоит в том, чтобы уменьшить нагрузки в турбине, и тем самым минимизировать повреждение.
Последнее требование вносит существенную нелинейность в свойства всей системы управления и даёт незначительный эффект при нормальных нагрузках на турбину, но практически определяет эффективность проекта в целом при появлении случайных высоких ветровых нагрузок на мачту ветрогенератора.

Собственные планируемые результаты

Планирую в данной работе решить проблемы и задачи, связанные с регулированием нагрузки воздушных турбин постоянной скорости, нелинейным управление ветровых турбин постоянной скорости, прогибом и колебанием приводного валопровода.
Для экспериментальных исследований планируется использовать многофункциональную плату сбора данных PCI-1710L. Для построения системы сбора, обработки и управления данными будет применена система LabVIEW. Результатом работы должна стать аппаратно и программно реализованная система управления ветрогенератором.

Обзор результатов и выводы

Разработка системы управления ВЭУ требует комплексного подхода с учетом множества факторов, важнейшие из которых – вид генератора, режим работы ветроагенератора, система регулирования угла поворота лопастей, стоимость системы управления. Перспективы дальнейших исследований: можно продолжить разработки в данной области, усовершенствовав имеющиеся решения, внеся собственные предложения. В дальнейшем можно разработать систему управления всей ветроустановкой и группой ветроагрегатов.
Таким образом, планируется разработать систему управления, способную эффективно управлять ветроустановкой и диагностировать возможные поломки и неисправности генератора.

В данный момент (06.2006) работа находится в стадии разработки. Окончательный результат работы будет в 03.2007. С вопросами, касающимися данной работы, обращаться к автору или к руководителю.

1.Управление ветровыми турбинами.
URL:http://www.polarcom.ru/

2.Regelung einer PMSM (SPARK) fur eine Windkraftanlage
URL:http://www.iem.ing.tu-bs.de/paper/2002/turki_02.htm#tu-bi-04

3.Загидуллин Р.Ш. LabView в исследованиях и разработках. – М.: Горячая линия-Телеком, 2005. – 352 с.: ил.

4.Неклепаев Б.Н., Крючков И.С. Электрическая часть станций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 605 с.

5.Справочник по электрическим установкам высокого напряжения / Под. ред. И.А. Боумштейна. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 765 с.

6.LabVIEW: Лабораторное Исследование Электрических Цепей и Машин. Несими Эртугрул. //Перевод В.А.Гурьева

7.Обработка сигналов с LabVIEW. Мэш Л. Чугани, Эбей Р. Самант, Майкл Керна. //Перевод под ред. А.И.Макаршина

Источник

Ребенок Евгений Вадимович

Факультет компьютерных информационных технологий и автоматики

Кафедра автоматики и телекоммуникаций

Специальность «Компьютерные системы управления и атоматика»

Система автоматического управления ветроэнергетической установкой

Научный руководитель: доц., к. т. н., Хорхордин Александр Владимирович

Система автоматического управления ветроэнергетической установкой

Содержание

Введение

Ветровая энергетика – это получение механической энергии от ветра с последующим превращением ее в электрическую. Ветрогенератор (ветроэлектрическая установка или сокращенно ВЭУ) это устройство для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую для дальнейшего использования. Сегодня ветрогенераторы – высокотехнологичное изделие мощностью от 5 кВт до 4500 кВт единичной мощности.

Во всем мире наблюдается бурное развитие ветроэнергетической отрасли, обусловленное, прежде всего, введением различных льгот для девелоперов альтернативной энергетики, а также принятием так называемых зеленых тарифов на электроэнергию, полученную с использованием ВЭУ, которые являются одними из самых высоких в Европе. В частности, для ветроустановок мощностью свыше 2 МВт величина зеленого тарифа составляет около 11,3 евроцента за 1 кВт/ч. Установленные зеленые тарифы будут действовать до 2030 года.

Ветрогенераторы можно разделить на две категории: промышленные ветрогенераторы и домашние ветрогенераторы для частного пользования. Часто, их объединяют в сети, в результате чего получается ветряная электростанция. Единственное важное требование для ВЭС – высокий среднегодовой уровень ветра. При этом повысить эффективность выроботки электрической энергии возможно регулированием угла поворота лопастей вокруг оси маха для обеспечения поддержания постоянства угловой скорости ротора в условиях изменения скорости и направления ветра, а также нагрузки.

Проектирование систем управления основывается на требовании обеспечить надежную и экономичную работу ветроэлектроустановок. Принятие проектных решений, как правило, выполняется на основе типовых, уже имеющихся проектов, но наука и техника постоянно развиваются. Создаются новые, более совершенные алгоритмы управления и аппаратные решения. [1]

1. Цель и задачи разработки САУ

Цель работы – внедрение САУ ветроэнергетической установкой позволит повысить мощность ветрогенератора, за счет совершенствования системы управления углом поворота лопастей ветроэнергетической установки при изменении скорости и направления ветра.

Назначение разработки – основными функциям, выполняемым САУ, должны быть функции:

  • автоматическое управление углом поворота лопастей ветроэнергетической установки;
  • компенсация влияния изменения скорости и направления ветра на мощность ветроэнергетической установки;
  • обеспечение взаимодействия с оперативным и обслуживающим персоналом.

2. Анализ состояния вопроса автоматизации ветроэнергетической установкой

2.1. Описание технологической схемы получения электрической энергии с помощью ветроэнергетических станций

Воздушные потоки у поверхности Земли или моря являются ламинарными – нижележащие слои тормозят расположенные выше. Этот эффект заметен до высоты 1 км, но резко снижается уже на высотах больше 100 м. Высота расположения генератора выше этого пограничного слоя одновременно позволяет увеличить диаметр лопастей и освобождает площади на земле для другой деятельности. Ветрогенератор начинает производить ток при ветре 3 м/с и отключается при ветре более 25 м/с. Максимальная мощность достигается при ветре 15 м/с. [2]

Мощность ветрогенератора зависит от мощности воздушного потока (N), определяемой скоростью ветра и ометаемой площадью:

N=pSV 3 /2,
где V – скорость ветра;
p – плотность воздуха;
S – ометаемая площадь.

Нельзя оценивать энергию ветра, не проведя тщательного измерения его скорости, характерной для данной местности. Так для Донецкой области средняя скорость ветра составляет 4,5-5 м/с (рис. 2.1).[3]

Рисунок 2.1 – Скорость ветра в Донбассе

Помимо значения средней скорости ветра существует еще ряд параметров, необходимых для определения ветрового потенциала. К этим параметрам относятся: максимальная скорость ветра, количество последовательных дней, когда скорость ветра превышает 5 м/с; продолжительность периодов безветрия или постоянного ветра (рис. 2.2).

Рисунок 2.2 – Часть ветров, пригодных для потребностей ветроэнергетики по месяцам (Донецкая область)

Из рисунка 2.2 видно, что Донецкая область обладает необходимым ветровым потенциалом для строительства ветроэнергетических установок, что подтверждается данными по количеству установленных ветроэнергетических мощностей в Донецкой области – 88,3 МВт (2013 г.)

Наиболее распространенные ветряные электростанции состоят из генератора, хвостовика, мачты, контроллера, инвертора и аккумуляторной батареи. Сила ветра вращает колесо с лопастями, передавая крутящий момент через редуктор на вал генератора. Кроме непосредственно ветрогенератора, установка включает:

  • контроллер: преобразует переменный ток, который вырабатывается генератором в постоянный для заряда аккумуляторных батарей;
  • аккумуляторные батареи: служат для накопления электроэнергии и последующего ее использования энергосистемой в безветренные часы. Также они выравнивают и стабилизируют выходящее напряжение из генератора;
  • анемоскоп и датчик направления ветра: отвечают за сбор данных о скорости и направлении ветра в установках средней и большой мощности;
  • автоматический переключатель источника питания (АВР): производит автоматическое переключение между несколькими источниками электропитания за промежуток в 0,5 с при исчезновении основного источника;
  • инвертор: преобразует ток из постоянного, который накапливается в аккумуляторных батареях, в переменный, который потребляет большинство электроприборов.

2.2. Технологическая схема ВЭУ

Существует два основных класса ветроэнергетических установок (ВЭУ):

  • горизонтально-пропеллерные;
  • вертикально-осевые.

Сегодня многие страны эксплуатируют вертикально-осевые ветроустановки с криволинейными лопастями ротора Дарье (США, Канада, Нидерланды) или Н-ротором (Великобритания, Украина, Румыния). Эффективность работы вертикально-осевых ветроустановок принципиально не зависит от направления ветра. Поэтому для них отпадает необходимость в системах и механизмах ориентации на ветер.

Наибольшая эффективность горизонтально-пропеллерных ВЭУ достигается только при условии обеспечения устойчивости коллинеарности оси ветроколеса и направления ветра. При этом необходимость ориентации на ветер требует наличия в конструкциях ВЭУ специальных механизмов и систем управления для непрерывного наблюдения за ветровой обстановкой.

Считается, что наиболее перспективными являются горизонтально-пропеллерные ВЭУ с регулируемым углом поворота лопастей вокруг оси маха для обеспечения поддержания постоянства угловой скорости ротора в условиях изменения скорости и направления ветра, а также нагрузки.

В качестве объекта исследований выберем горизонтально-пропеллерную ВЭУ с регулируемым углом поворота лопастей ротора.

Схема устройства современной горизонтально-пропеллерной ВЭУ с регулируемым углом поворота лопастей ротора приведены на рис. 2.3.

Рисунок 2.3 – Технологическая схема ветряной установки

2.3. Ветроэнергетическая станция как объекта управления

Количество энергии, произведенной за счет ветра, зависит от:

1. Плотности воздуха.

Плотность зависит от количества молекул в единице объема. При нормальном атмосферном давлении и при температуре 15°С плотность воздуха составляет 1,225 кг/м 3 . Однако с увеличением влажности плотность воздуха слегка уменьшается. Из-за того, что зимой воздух более плотный, ветрогенератор будет вырабатывать зимой больше энергии, чем летом, при одинаковой скорости ветра. На территории, расположенной высоко над уровнем моря, например, в горах, атмосферное давление меньше и, соответственно, меньше плотность воздуха.

2. Площади, охваченной лопастями ветротурбины при вращении.

Чем больше площадь ротора, тем больше электроэнергии он может выработать. Однако, процесс увеличения площади ротора нельзя свести к простому удлинению лопастей ВЭУ. Увеличивая размер площади, охватываемой лопастями при вращении, увеличивается нагрузка на систему при той же скорости ветра. Для того, чтобы система выдержала все нагрузки, необходимо усилить все ее механические компоненты. Становится понятно, что подобное решение проблемы требует дополнительных финансовых затрат.

3. Скорости ветра.

Скорость ветра является наиболее важным фактором, влияющим на количество энергии, которое ВЭУ может преобразовать в электроэнергию. Большая скорость ветра увеличивает объем проходящих воздушных масс. Поэтому с увеличением скорости ветра возрастает и количество электроэнергии, выработанной ВЭУ.

Таким образом, с точки зрения вход-выход, исследуемый объект регулирования горизонтально-пропеллерная ВЭУ с поворотными лопастями можно представить в виде последовательного соединения соответствующих блоков: регулирующей ступени – блока поворотных лопастей, блока выработки суммарного крутящего момента – ротора ВЭУ и блока электрического генератора (схема приведена на рис. 3.1).

Рисунок 2.4 – Схема материальных потоков объекта регулирования

На рис. 2.4 приняты следующие обозначения:

  • V(t) – скорость ветра;
  • θ(t) – угол поворота лопасти относительно оси маха;
  • Мкр(t) – крутящий момент, создаваемый лопастью;
  • Mcкр(t) – суммарный крутящий момент, создаваемый ротором ВЭУ;
  • ωг(t) – угловая скорость вращения ротора электрогенератора;
  • Iн(t) – ток нагрузки электрогенератора;
  • U(t) – напряжение на выходе генератора.

3. Разработка функциональной схемы системы автоматического управления

Функциональная схема являются основным техническим документом, определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса получения электроэнергии при помощи ветрогнератора и оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации.

Функциональная схема разрабатывается с учетом состава и структуры функциональных узлов системы управления выделенных на этапе постановки задачи на проектирование (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Функциональная схема системы автоматического управления ВЭУ

4. Выбор технических средств системы управления

Критерием выбора технических средств системы служит качество, надежность, стоимость оборудования, полнота и достаточность программного обеспечения, а также возможность получения технических консультаций и обучение у высококвалифицированных специалистов фирмы поставщика, и конечно, гарантийное и послегарантийное обслуживание.

4.1. Датчик угла поворота и скорости поворота лопастей

Применим датчик T20WN, предназначенный для измерений статических и динамических крутящих моментов силы и скоростей вращения или угла поворота (рис. 4.1).

Рисунок 4.1 – Внешний вид датчика T20WN

4.2. Датчик угловой скорости генератора

Используем датчик крутящего момента T40FM, предназначенный для измерений статических и динамических крутящих моментов силы и скоростей вращения или угла поворота, в широком диапазоне нагрузок.

Рисунок 4.2 – Внешний вид датчика T40FM

4.3. Датчик скорости и направления ветра

Датчик скорости и направления ветра ДВ-160 предназначен для измерения скорости и направления ветра. Датчик обладает малой инерционностью и высокой чувствительностью.

Рисунок 4.3 – Габаритные размеры датчика скорости ветра ДВ-160

4.4. Модули ввода/вывода

Для подключения датчика T40FM к системе управления применим модуль удаленного счетчика импульсов I-7080 (измерение скорости вращения электрогенератора генератора) и модуль удаленного аналогового ввода I-7017 (измерение крутящего момента) от компании ICP DAS.

Рисунок 4.4 – Внешний вид модуля I-7080

4.5. Блок питания

Для питания выбранных технических средств стабильным напряжением применим блок питания ОВЕН БП14.

Рисунок 4.5 – Габаритные размеры блока питания ОВЕН БП14

Многоканальный блок питания ОВЕН БП14Б-Д4.4-24 – блок питания с выходной мощностью 14 Вт, с диапазоном входного напряжения 90…264 В переменного тока частотой 47-63 Гц, в корпусе предназначенном для крепления на DIN рейку, питание стабилизированным напряжением 24 В постоянного тока по 4 каналам. Максимальный ток нагрузки на канал 145 мА.

4.6. Программируемый логический контроллер

В качестве промышленного контроллера используем iPAC-8000 – это семейство программируемых контроллеров автоматизации от компании ICP DAS. Данный контроллер совмещает в себе открытость и функциональность компьютера (PC) и надежность программируемого логического контроллера PLC. Контроллер iPAC-8000 универсален и может использоваться в автоматизации производства, автоматизации зданий, нефтехимической индустрии, в задачах мониторинга и телемеханики, решениях M2M и др.

iPAC-8000 работает под управлением операционной системой Mini OS7 имеет порты Ethernet, RS-232/RS-485 и слоты расширения.

Рисунок 4.6 – Основные компоненты системы PAC-8000

Из семейства контроллеров PAC-8000 выберем IP 8817 PC (рис. 4.6) – совместимый промышленный контроллер 80МГц, 512кб Flash, 512кб SRAM, 2xRS232, 1xRS485, 1xRS232 / 485, 7-сегментный индикатор, Mini OS7, 8 слотов расширения, IsaGRAF.

5. Моделирование работы и синтез регуляторов

5.1. Моделирование работы системы

Будем моделировать работу системы, подавая на вход порывисто переменный ветер. График скорости ветра приведены на анимации.

В качестве регулятора установим пропорциональное звено с коэффициентом усиления KR = 1. Таким образом, увидим влияние обратной связи и дополнительных каналов. Система установления угла лопастей в зависимости от скорости ветра отработала следующим образом (кадр 2).

Время установки нового угла не превышает 3 с, что является вполне приемлемым для этого канала регулирования. Дополнительных мер по форсированию управления по этому каналу не требуется. Но основной выходной сигнал – угловая скорость генератора ветроустановки ω(t) очень сильно меняется в зависимости от скорости ветра. График изменения скорости приведен на кадре 3.

Это вполне неприемлемо, поэтому нужен синтез регулятора, который обеспечит постоянную скорость при изменениях ветра.

Анимация – Графики зависимостей (анимация состоит из 5 кадров с задержкой в 5 секунд между ними, количество циклов повторения – 7)

5.2. Синтез регулятора

5.2.1. Пропорциональный регулятор

Во-первых, проведем синтез пропорционального регулятора и выполняем оценку качества регулирования, вместо блока Gain установим блок PID Controller , переключаем его на режим P и с помощью утилиты PID Tune проведем настройки вызова системы. Установим время отклика системы на уровне Tотклик = 0.5 с. При этом коэффициент усиления составил:

Результаты моделирования приведены на анимации (кадр 4).

Результаты моделирования показывают, что при изменении скорости ветра изменяется ошибка системы. Относительно заданной величины выхода ошибка не превышает 5%, время переходного процесса при различных изменениях скорости ветра достаточно мало (до 2 с) и удовлетворяет техническим требованиям, предъявляемым к системам такого типа.

Таким образом, можно считать, что пропорциональный регулятор вполне пригоден к реализации в системе управления ВЭУ. Избавиться установленной ошибки можно за счет повышения порядка системы и введение пропорционально-интегрирующего регулятора.

5.2.2. Пропорционально-интегрирующий регулятор

В блоке PID Controller переключим с режима P на режим PI в форме Parallel и с помощью утилиты PID Tune проведём настройку отклика системы. Установим время отклика системы на уровне Tотклика = 5 с. При этом коэффициенты регулятора:

Результаты моделирования приведены на кадре 5.

Результаты моделирования показывают, что установлена ошибка системы равна 0 рад/с, время переходного процесса при различных изменениях скорости ветра достаточно мало (до 4 с), ошибка регулирования при изменении ветра почти на 50% (tмод = 10 с) достигает 20%, но это допустимо при таких резких изменениях скорости ветра.

Можно сделать вывод, что спроектированный регулятор удовлетворяет техническим требованиям, предъявляемым к системам такого типа.

Выводы

Целью является – повышение мощности ветрогенератора, за счет совершенствования системы управления углом поворота лопастей ветроэнергетической установки при изменении скорости и направления ветра.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

  • провести анализ ветроэнергетической установки как объекта управления, входные, возмущающих и выходные каналы;
  • разработать функциональную и структурную схемы системы управления ветроэнергетической установки, которая включает каналы возмущающих воздействий;
  • произвести выбор технических средств и разработать принципиальную схему системы автоматического управления;
  • разработать алгоритм работы системы автоматического управления.

Таким образом, все поставленные задачи исследования выполнены и можно считать, что цель проекта достигнута.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: май 2016 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Источник

Оцените статью