ВЕКТОРНЕ КЕРУВАННЯ АСИНХРОННИМ ГЕНЕРАТОРОМ З ПІДВИЩЕНИМ КОЕФІЦІЄНТОМ КОРИСНОЇ ДІЇ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2021-154-1-49-56Ключові слова:
асинхронний генератор, система векторного керування, коефіцієнт корисної діїАнотація
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.
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##
-
PDF
Завантажень: 233
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).