Автор: В. И. Буяльский.
Источник: Оптимізація виробничих процесів: зб. наук. пр. Вип. 12. – Севастополь: Вид-во СевНТУ, 2010.
В работе [1] сформулирован недостаток системы автоматического управления ветроэнергетической установки (ВЭУ) USW56-100, который заключается в том, что разворот лопастей на необходимый угол атаки при изменении скорости ветра, как возмущающего – внешнего воздействия, производится с запаздыванием, что приводит к избыточности включений двигателя привода питча. Такой недостаток характеризуется следующими причинами:
Для ликвидации такого факта, необходимо оптимизировать систему автоматического управления, т.е. повысить ее эффективность. Для обеспечения оптимальности в управлении такого технологического процесса, следует применить методику, которая заключается в том, что включение двигателя привода питча разворота лопастей, должно производиться заблаговременно, в зависимости от прогнозируемой скорости ветра, инерционности системы и постоянной времени переходного процесса. Такая методика, позволит получить минимум включений двигателя при изменении скорости ветра, и соответственно повысит долгосрочность эксплуатации ветроэлектрических агрегатов.
Запаздывание по включению двигателя привода питча приводит к увеличению времени переходного процесса, что порождает избыточность количества разворотов лопастей. Таким образом, задачей оптимизации будет служить критерий оптимальности времени переходного процесса, т.е. время переходного процесса должно быть минимальным и обеспечить идеальный выход на номинальную угловую скорость ротора генератора при воздействии внешнего возмущения (изменения скорости ветра).
Суть оптимизационной задачи, состоит в получении наилучших результатов при соответствующих условиях, и помимо объекта оптимизации, существует необходимость в наличии ресурсов оптимизации, то есть возможность выбора значений некоторых параметров оптимизируемого объекта. Объект должен обладать степенями свободы – управляющими воздействиями. [4] В данном случае, таким управляющим воздействием, является входное значение угла атаки лопасти ( αвх.(t) ) в систему поворота лопасти, как реакция на изменение значения скорости ветра в момент времени (t). Математическая модель для целевой функции (минимизация длительности времени переходного процесса), имеющая управляющее воздействие (входное значение) имеет следующий вид [3]:
На рисунке 1 изображена модель системы автоматического регулирования, реализованная в системе Simulink пакета Matlab на основании математической модели целевой функции. На рисунке 2 показан график по регулированию при подобранном входном значении, т.е. своевременное включение двигателя привода питча. На рисунке 3 показан график по регулированию, если входное значение не подобранное, т.е. включение двигателя привода питча не своевременное, а с запаздыванием ( tзап с). Для определения запаздывания в модели использован блок Transport Delay, обеспечивающий задержку сигнала на заданное количество шагов модельного времени. Модельное время для 18 с определяется как 1/60 c * 18c = 0.3.
Из результатов моделирования следует, что кривая регулирования при подобранном входном значении показывает идеальный выход на номинальную угловую скорость ротора генератора и минимальное время переходного процесса, а кривая по регулированию, если входное значение не подобранно, т.е. с запаздыванием, показывает заброс угловой скорости ротора генератора, и переходный процесс занимает больше времени. Следовательно, при таком регулировании, количество включений двигателя привода питча возрастает.
1. Буяльский В. И. К вопросу повышения эффективности управления ветротурбиной / В. И. Буяльский // Вестник СевГТУ. Сер. Механика, энергетика, экология: сб. науч. тр. – Севастополь, 2008. – Вып. 88. – С. 152-156.
2. Буяльский В. И. Усовершенствование системы автоматического регулирования ветроэнергетической установкой USW56-100, применительно к локальной сети / В. И. Буяльский // Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах: матер. междунар. науч.-техн. конф., Севастополь, 21-25 сент. 2009 г.– Севастополь, 2009. – С. 111-115.
3. Буяльский В. И. Усовершенствование системы автоматического регулирования ветроэнергетической установкой USW56-100, применительно к локальной сети / В. И. Буяльский // Автоматизация: проблемы, идеи, решения: матер. междунар. науч.-техн. конф., Севастополь, 7-12 сент. 2009 –Севастополь, 2009. – С. 252-254.
4. Шаракшане А. С. Сложные системы / А. С. Шаракшане, И. Г. Железнов, В. А. Ивницкий; под ред. А. С. Шаракшане – М.: Высш. шк., 1977. – C. 247.