К.т.н. Бойко С.М., Михайличенко Д.А., Дозоренко О.В., магістр

Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського

Система керування вітроенергетичною станцією для електропостачання в умовах підприємств гірничо-видобувної галузі

Вступ. На даний час існує багато систем керування вітровими енергетичними установками (ВЕУ), які зокрема дозволяють працювати ВЕУ із нерегульованою швидкістю, забезпечуючи при цьому відбір максимальної потужності від вітроколеса, шляхом дій на момент навантаження генератора. Більшість існуючих систем потребують вдосконалення законів керування, за якими вони працюють. При керуванні ВЕУ доводиться стикатися із невизначеними вихідними даними, параметрами системи [1].

Актуальність роботи. Для стабільного забезпечення споживачів якісною електроенергією, від вітроенергетичної станції (ВЕС) необхідно слідкувати за значеннями вихідних параметрів (зокрема напруги та частоти) як усією ВЕС, так і кожної ВЕУ окремо. Тому дуже важливим постає питання про якісне регулювання та керування цими параметрами.

Мета роботи. Метою роботи є розробка системи керування ВЕС для електропостачання в умовах підприємств гірничо-видобувного комплексу на базі Fuzzy Logic.

Матеріал і результати досліджень. Враховуючи раніше проведені дослідження та можливість впровадження ВЕС у систему електропостачання підприємств гірничо-видобувного комплексу [2], нами було запропоновано моделювання системи керування ВЕС.

До складу ВЕС входить певна кількість ВЕУ, що мають у своєму складі власну систему керування, спрямовану на оптимізацію і стабілізацію вихідних електротехнічних параметрів. У зв’язку з цим далі на рис. 1 представлена функціональна схема однієї ВЕУ, що входить до складу ВЕС. До її складу входять наступні елементи: ВА – вітроагрегат; АГ – асинхронний генератор; БЗК – блок збуджуючих конденсаторів; БСК, БСР – блоки симісторів; СУ – система управління; ДН, ДС, ДЧ – датчики напруги, струму та частоти відповідно; QF – керований комутатор; Н – навантаження.

Рисунок 1 – Функціональна схема системи керування вітроенергетичною установкою для електропостачання в умовах підприємств гірничо-видобувного комплексу

Особливістю системи автоматичного керування ВЕУ є те, що вона являється нелінійним нестаціонарним об’єктом керування і знаходиться під впливом динамічних вітрових навантажень.

Доповнення закону керування можна провести із застосуванням елементів нечітких множин, що дозволить реалізувати контур регулювання швидкості обертання вітрового колеса автоматичного регулятора збудження на контролері з підтримкою команд Fuzzy Logic та покращити якість регулювання потужності ВЕУ в умовах дій стохастичних навантажень вітру.

На вхід нечіткого регулятора швидкості пропонується подавати такі сигнали – відносне значення напруги генератора у частках номінальної напруги, відносне значення частоти напруги генератора у частках номінальної частоти, відносне значення відношення напруги генератора до напруги споживання, відносне значення відношення частоти напруги генератора до до частоти напруги споживання. Вихідним сигналом каналу регуляторів системи керування є сигнал напруги відпирання симісторів.

Для батареї додаткових конденсаторів (БДК) та для баластного навантаження (БН) створюється два різних комплекти правил. Це пояснюється тим, що БДК регулює напругу та частоту, значення яких менші за номінал, а БН регулює напругу та частоту, значення яких більше за номінал.

Результати моделювання запропонованої моделі, яка побудована з використанням компонент теорії нечітких множин, здійснено в середовищі Matlab. Графіки представлені на рисунку 2.

а) б)

Рисунок 2 – Графіки залежності напруги задання симісторів для блоку додаткових конденсаторів (а) та блоку баластного навантаження (б)

Висновки. Проаналізувавши отримані з графіків результати, можна зробити висновок про те, що параметри, які досліджуються, залежать один від одного плавно, що дозволяє системі керування реагувати на будь-які зміни в ланках ВЕУ та відповідно до цих змін якісно регулювати вихідні параметри асинхронного генератора.

Література:

1. Сінчук І.О. Відновлювані та альтернативні джерела енергії: навчальний посібник / І.О. Сінчук, С.М. Бойко, О.Є. Мельник – Кременчук: Видавництво ПП Щербатих О.В., 2015. – 270с.

2. Бойко С.М. Електротехнічний комплекс електропостачання гірничих підприємств на базі вітроенергетичної станції / С.М. Бойко, О.В. Дозоренко // Всеукраїнська науково-практична конференція «Актуальні питання гірничо-металургійного виробництва»: Збірник тез доповідей. Кривий Ріг: ДВНЗ «КНУ», 2017. - 55с.