ВЕКТОРНЕ КЕРУВАННЯ АСИНХРОННИМ ГЕНЕРАТОРОМ З ПІДВИЩЕНИМ КОЕФІЦІЄНТОМ КОРИСНОЇ ДІЇ

Автор(и)

  • Б. І. Приймак Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

DOI:

https://doi.org/10.31649/1997-9266-2021-154-1-49-56

Ключові слова:

асинхронний генератор, система векторного керування, коефіцієнт 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 Р= 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.

Біографія автора

Б. І. Приймак, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедри автоматизації електромеханічних систем та електроприводу

Посилання

A. Mesemanolis, C. Mademlis, and I. Kioskeridis, “High-efficiency control for a wind energy conversion system with induction generator,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 2, no. 4, pp. 958-967, 2012.

R. Leidhold, G. Garcia, and M. I. Valla, “Field-oriented controlled induction generator with loss minimization,” IEEE Transaction on Industrial Electronics, vol. 49, no. 1, pp.147-156, 2002.

M. C. Di Piazza, M. Luna, and M. Pucci, “Electrical loss minimization technique for wind generators based on a comprehensive dynamic modeling of induction machines,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 53, no. 4, pp. 3696-3706, 2017.

A. Mesemanolis, C. Mademlis, and I. Kioskeridis, “Optimal Efficiency Control Strategy in Wind Energy Conversion System With Induction Generator,” IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 1, no. 4, pp. 238-246, 2013.

D. W. Novotny, and T. A. Lipo, Vector control and dynamics of AC drives, Oxford: Clarendon press, 2005.

Б. І. Приймак, «Моделі втрат потужності у керованій асинхронній машині для задач енергозбереження,» Технічна електродинаміка, № 1, c. 29-38, 2005.

##submission.downloads##

Переглядів анотації: 260

Опубліковано

2021-02-26

Як цитувати

[1]
Б. І. Приймак, «ВЕКТОРНЕ КЕРУВАННЯ АСИНХРОННИМ ГЕНЕРАТОРОМ З ПІДВИЩЕНИМ КОЕФІЦІЄНТОМ КОРИСНОЇ ДІЇ», Вісник ВПІ, вип. 1, с. 49–56, Лют. 2021.

Номер

Розділ

Енергетика, електротехніка та електромеханіка