Синтез нечеткого регулятора угла положения лопастей для адаптивной системы управления ветроэлектрической установкой

• Автор: Рябов, Денис Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Содержание
Введение'
1 Энергия ветра и возможности ее использования
1.1 Энергетические характеристики ветра
1.2 Основы преобразования энергии ветра
1.2.1 Первичные преобразователи энергии ветра
1.2.2 Преобразование выработанной механической энергии
1.3 Режимы работы ВЭУ
1.4 Анализ существующих методов и средств управления режимами работы ВЭУ
1.4.1 Ветрогеыераторы малой мощности
1.4.2 Ветрогенераторы средней мощности
1.4.3 Ветрогенераторы большой мощности
Выводы по первой главе и постановка задач исследования
2 Теоретические исследования процесса преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию
2.1 Общие положения
2.2 Математическое описание изменения скорости движения
воздушных масс
2.3 Преобразование энергии ветра в механическую энергию (модель ветроприемника)
2.3.1 Работа поверхности при действии на нее силы ветра
2.3.2 Работа ветрового колеса крыльчатого ветродвигателя
2.4 Теория реального ветроколеса Г.Х. Сабинина
2.4.1 Работа элементарных лопастей ветроколеса. Первое
уравнение связи
2.4.2 Второе уравнение связи
2.5 Момент и мощность всего ветроколеса
2.6 Потери ветродвигателей

2.7 Математическая модель процесса преобразования энергии ветра
в механическую энергию
2.8 Математическая модель генератора
2.9 Математическая модель конвертора переменное/постоянное /переменное напряжение
Выводы по второй главе
3 Разработка системы управления ветроэнергетической установкой
3.1 Задачи реализуемые системой управления и алгоритм работы системы управления ветроэнергетической установкой
3.1.1 Режимы работы В ЭУ
3.1.1.1 Пуск ВЭУ
3.1.1.2 Выход ВЭУ на установленную мощность
3.1.1.3 Работа ВЭУ с установленной мощностью
3.1.1.4 Отключение ВЭУ при повышенных скоростях ветра
3.1.1.5 Снижение мощности при уменьшении скорости ветра
3.1.1.6 Аварийный останов ВЭУ
3.2 Используемая схема ВЭУ
3.3 Реализация системы управления
3.3.1 Разработка системы управления ВЭУ в среде MATLAB с применением пакета прикладных программ Simulink
3.3.2 Нечеткая система управления ВЭУ
3.3.3 Нечеткая модель управления ветроэнергетической установкой в среде MATLAB с применением пакета прикладных программ Simulink и Fuzzy Logic Toolbox
Выводы и результаты третьей главы
4 Экспериментальная проверка системы управления ВЭУ с горизонтальной осью вращения
4.1 Описание экспериментальной установки
4.1.1 Аэродинамическая труба для экспериментальной продувки ветрогенераторов

4.1.2 Описание конструкции макетного образца ВЭУ
4.2 Оценка погрешностей измерений
4.3 Практическая реализация разработанной САУ
4.4 Описание эксперимента
4.5 Результаты экспериментальной проверки разработанной системы
управления
Выводы и результаты четвертой главы
Заключение
Список литературы
Приложение А - Зависимости момента, создаваемого ветроколесом от скорости ветра и частоты вращения ветроколеса при различных углах установки лопастей
Приложение Б — Параметры моделируемого колеса
Приложение В - Математические модели стандартных блоков МАТЪАВ
Приложение Г - Результаты экспериментальной проверки ветроколеса 148 Приложение Д - Акты внедрения

система динамического регулирования скорости вращения ветроколеса в зависимости от нагрузки и скорости ветра (выбирает оптимальный режим работы) [57, 58];
- система управления рысканием - электронный флюгер (поворачивает гондолу ВЭУ по особому закону с учетом доминирующего направления ветра, его порывов и турбулентности) [57, 64];
- система оперативного регулирования магнитного скольжения асинхронного генератора (используются усовершенствованные асинхронные генераторы с короткозамкнутым ротором) [63];
- системы, основанные на генераторах, имеющих несколько номинальных частот вращения, а также на низкооборотных синхронных генераторах, не требующих редуктора [62, 63].
Подобные системы позволяют лучшим образом осуществлять регулирование ветрогенератора, но главным их минусом является высокая стоимость, в связи с необходимостью применения для реализации управления компьютеров и мощных приводов исполнительных механизмов.