Моделирование индукционного генератора двойного питания вертикально-осевой ветроэнергетической установки

Омер J. Абдалгбар, Ахмед Ибрагим

Аннотация


Глобальный спрос на электроэнергию ставит перед человечеством задачу выбора пути использования надлежащего источника, либо для продолжения использования традиционных ископаемых видов топлива, разведанных запасов которых хватит на 50–70 лет, либо для ускорения разработки возобновляемых источников энергии, которые могли бы эксплуатироваться значительно дольше. Сегодня развитое общество выбирает второй вариант. Поэтому необходимо разрабатывать, диверсифицировать и совершенствовать новые методы и подходы. В данной работе представлена новая имитационная модель MATLAB Simulink для оценки интегральной мощности, вырабатываемой вертикально-осевой ветроэнергетической установкой (ВО ВЭУ). В статье представлено поэтапное развитие всех этапов моделирования. Величина колебаний выработки электроэнергии учитывается и контролируется в соответствии с имеющейся на данный момент пропускной способностью сети. Для анализа взяты следующие параметры: эффективность, стоимость и время отклика системы. Преимущества и недостатки анализируются комплексно. Особое преимущество заключается в сочетании или гибридизации двух систем – сетевой и автономной, итогом которого является высокая эффективность и стабильность выходной мощности. Подготовка модели включает все этапы разработки имитационной модели локальной системы электроснабжения (ЛСЭ) на основе ВО ВЭУ. Диапазон изменения мощности соответствует емкости сети.


Ключевые слова


интегрированная мощность; стабильность мощности; реакция ВО ВЭУ; энергия ветра

Полный текст:

PDF

Литература


Spinato F., Tavner P.J., van Bussel G.J.W., et al. Reliability of Wind Turbine Sub-Assemblies. IET Renew. Power Gener., 2009, vol. 3 (4), pp. 387–401. DOI: 10.1049/iet-rpg.2008.0060

Van Bussel G.J.W., Zaaijer M.B. Reliability, Availability and Maintenance Aspects of Large-Scale Offshore Wind Farms, a Concepts Study. IMarEst, MAREC Conf., Newcastle Upon Tyne, March 2001.

Shires A. Design Optimization of an Offshore Vertical-Axis Wind Turbine. Proc. ICE – Energy, 2013,

vol. 166, (EN1), pp. 7–18.

Zehringer R., Stuck A., Lang T. Material Requirements for High-Voltage High-Power IGBT Devices. Solid State Electron., 1998, vol. 42, no. 12, pp. 2139–2151. DOI: 10.1016/s0038-1101(98)00209-3

Blaabjerg F., Liserre M., Ma K. Power Electronic Converters for Wind Turbine Systems. IEEE Trans. Ind. Appl., 2012, vol. 48, no. 2, pp. 708–719. DOI: 10.1109/tia.2011.2181290

Busca C., Teodorescu R., Blaabjerg F., et al. An Overview of the Reliability Prediction Related As-pects of High Power IGBTs in Wind Power Applications. Microelectron. Reliab., 2011, vol. 51, pp. 1903–1907. DOI: 10.1016/j.microrel.2011.06.053

Solomin E.V., Sirotkin E.A., Martyanov A.S. Adaptive Control over the Permanent Characteristics of

a Wind Turbine. Procedia Engineering Journal, 2015, vol. 129, pp. 640–646 (Journal reference: PROENG27157. PII: S1877–7058(15)03968–5). DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.084.

Kirpichnikova I.M., Martyanov A.S., Solomin E.V. Vertical Axis Wind Turbines. New Aspects. Alter-native Energy and Ecology. The International Scholarly Journal Alternativnaya Energetika i Ekologiya, 2013,

no. 1–2 (118), pp. 55–58.

Martyanov A.S., Solomin E.V. Outdoor Lighting System Based on Windmill. Alternative Energy and Eco¬logy. The international Scholarly Journal Alternativnaya Energetika i Ekologiya, 2010, no. 1 (81). pp. 101–105.

Senturk O., Helle L., Munk-Nielsen S., et al. Electro-Thermal Modelling for Junction Temperature

Cycling-Based Lifetime Prediction of a Press-Pack IGBT 3L-NPC-VSC Applied to Large Wind Turbines. IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, 2011, pp. 568–575. DOI: 10.1109/ecce.2011.6063820

Yang S., Xiang D., Bryant A., et al. Condition Monitoring for Device Reliability in Power Electronic Converters: A Review. IEEE Trans. Power Electron., 2010, vol. 25, no. 11, pp. 2734–2752. DOI: 10.1109/tpel.2010.2049377

Fischer K., Stalin T., Wenske J., et al. Field-Experience Based Root-Cause Analysis of Power-Converter Failure in Wind Turbines. IEEE Trans. Power Electron., 2015, vol. 30, no. 5, pp. 2481–2492. DOI: 10.1109/tpel.2014.2361733

Bartram M., von Bloh J., De Doncker R.W. Doubly-Fed-Machines in Wind-Turbine Systems: is This Application Limiting the Lifetime of IGBT-Frequency-Converters. Thirty-fifth IEEE Annual Power Electron-ics Specialist Conf. (PESC 04), 2004. DOI: 10.1109/pesc.2004.1355237

Weiss D., Eckel H.-G. Fundamental Frequency and Mission Profile Wearout of IGBT in DFIG Con-verters for Windpower. 15th European Conf. on Power Electronics and Applications (EPE 2013), 2013.

Fuchs F., Mertens A. Steady State Lifetime Estimation of the Power Semiconductors in the Rotor Side Converter of a 2mW DFIG Wind Turbine via Power Cycling Capability Analysis. Proc. 14th European Conf. Power Electronics and Applications (EPE 2011), 2011.

Datta. S. Chavan, Pooja Kulhari, Nehal Kadaganchi, P.B. Karandikar, Puneet Singh, Rajesh Giri. Pre-diction of Power Yield from Wind Turbines for Hilly Sites. IEEE 2nd International Future Energy Electron-ics Conf. (IFEEC), 2015, pp. 1–5. DOI: 10.1109/ifeec.2015.7361624

Datta. S. Chavan, Karandikar P.B. Assessment of Flicker Due to Vertical Wind Shear in a Wind Tur-bine Mounted on a Hill with Linear Approach. 4th International Conference on Artificial Intelligence with Applications in Engineering and Technology, 2014, pp. 259–263. DOI: 10.1109/icaiet.2014.50

Bhuiyan Muhaimeen, Ronald W. Mehler. Wind Shear Detection for Small and Improvised Airfields. IEEE Aerospace Conf., 2012, pp. 1–8. DOI: 10.1109/aero.2012.6187319

Datta. S. Chavan, Karandikar P.B. Linear Model of Flicker Due to Vertical Wind Shear for a Turbine Mounted on a Green Building. 4th International Conference on Artificial Intelligence with Applications in Engineering and Technology, 2014, pp. 253–258. DOI: 10.1109/icaiet.2014.49

Datta. S. Chavan, Karandikar P.B., Abhay Kumar Pande, Santhosh Kumar. Assessment of Flicker Owing to Turbulence in a Wind Turbine Placed on a Hill Using Wind Tunnel. International Conference on Circuits, Power and Computing Technologies [ICCPCT-2014], 2014, pp. 560–566. DOI: 10.1109/iccpct.2014.7054811

Tan Luong Van, Thanh Hai Nguyen, Dong-Choon Lee. Flicker Mitigation in DFIG Wind Turbine Systems. Proceedings of the 2011 14th European Conference on Power Electronics and Applications, 2011, pp. 1–10.

Datta. S. Chavan, Karandikar P.B., Abhay Kumar Pande, Santhosh Kumar. Computation of Flicker as

a Result of Turbulence in a Wind Turbine Sited on a Green Building Using wind Tunnel. International Conf. on Circuits, Power and Computing Technologies [ICCPCT-2014], 2014, pp. 554–559. DOI: 10.1109/iccpct.2014.7054810

Datta S. Chavan, Aditi Rana, Mahal Raj Singh, Karandikar P.B., Bhide S.D. Empirical Model of Flicker Due to Vertical Wind Shear Instigated by Civilization in a Seashore Wind Turbine Using Wind Tun-nel. 2nd International Conf. on Devices, Circuits and Systems (ICDCS), 2014, pp. 1–7. DOI: 10.1109/icdcsyst.2014.6926199

Walling R.A., Clark K., Miller N.W., Sanchez-Gasca J.J. Advanced Controls for Mitigation of Flicker

Using Doubly-Fed Asynchronous Wind Turbine-Generators. CIRED 2005 – 18th International Conf. and Ex-hibition on Electricity Distribution, 2005, pp. 1–5. DOI: 10.1049/cp:20051262




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power190105

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.