ВЕКТОРНЕ КЕРУВАННЯ АСИНХРОННИМ ГЕНЕРАТОРОМ З ПІДВИЩЕНИМ КОЕФІЦІЄНТОМ КОРИСНОЇ ДІЇ

Анотація

У порівнянні з домінуючим на сьогодні в автономних вітряних електростанціях синхронним генератором з постійними магнітами, асинхронний генератор (АГ) з короткозамкнутим ротором має такі істотні переваги, як вища надійність та менша вартість. Але енергетичні показники в АГ нижчі, тому їх поліпшення є актуальною задачею. Для розв’язання цієї задачі поряд з пошуковими алгоритмами інтенсивно розвиваються системи безпошукової оптимізації втрат потужності в АГ. У цих системах оптимальний магнітний потік визначається за аналітичним виразом, отриманим з моделі втрат. Недоліками відомих робіт за цією тематикою є те, що в них використовуються різними способами спрощені моделі втрат. Відповідно, це знижує точність алгоритмів оптимізації.

Метою роботи є побудова системи векторного керування АГ, у якій, завдяки оптимізації суми основних втрат потужності, досягається істотне підвищення коефіцієнта корисної дії (ККД) генератора.

У статті застосовано модель втрат потужності, що включає усі основні втрати в АГ електромагнітної природи. Сюди відносяться омічні втрати в опорах статора та ротора, магнітні втрати в залізі та додаткові втрати. Шляхом аналітичного дослідження моделі втрат на екстремум отримано вираз для визначення оптимального потокозчеплення ротора за критерієм мінімуму сумарних втрат в генераторі. Застосування цього виразу дозволяє підвищити точність оптимізації втрат у порівнянні з відомими аналогами. Процедура визначення оптимального потоку використовує сигнали моментної складової струму статора та швидкості ротора і є нескладною для комп’ютерної реалізації в реальному часі. Проведено числові дослідження усталених процесів в режимі роботи генератора з постійною вихідною потужністю Р₂ = const за її значень від 15 % до 45 %. Встановлено, що приріст ККД, отриманий завдяки керуванню з оптимізацією втрат, має екстремальний характер з максимумом в околі номінальної швидкості. Зі зростанням Р₂ зона оптимізації втрат та приріст ККД зменшуються. Отримані у дослідженні максимальний та середній прирости ККД сягають 19 % і 11 %, відповідно. Це показує перспективність запропонованої системи енергоефективного векторного керування АГ.