Stanowisko laboratoryjne z generatorem klatkowym do emulacji turbiny wiatrowej

• Autorzy: Baran J. , Jąderko A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2018.12.38

Warianty tytułu

EN

Laboratory setup with squirrel-cage motors for wind turbine emulation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono stanowisko laboratoryjne będące emulatorem turbiny wiatrowej. Emulator umożliwia odtwarzanie momentu mechanicznego wytwarzanego przez turbinę wiatrową dla określonej prędkości wiatru i prędkości obrotowej i napędzanie generatora elektrycznego w sposób analogiczny do turbiny wiatrowej. Zapewnienie powtarzalnych warunków testowych pozwala na porównywanie różnych algorytmów sterowania turbiną. W przedstawionym rozwiązaniu moment turbiny jest wytwarzany przez napęd AC z silnikiem klatkowym sprzęgniętym z generatorem klatkowym na wspólnym wale. Przemiennik częstotliwości sterujący napędem emulatora pracuje w trybie sterowania momentem. Sygnał zadany dla przemiennika, proporcjonalny do emulowanego chwilowego momentu turbiny, jest obliczany jako wyjście z modelu matematycznego turbiny symulowanego w czasie rzeczywistym w środowisku Matlab-Simulink na komputerze PC. Przedstawiono wyniki eksperymentów zarejestrowane dla znormalizowanych podmuchów oraz losowego profilu wiatru.

EN

The paper presents a laboratory setup to be used as a wind turbine emulator. The emulator can be used for research investigation by reproducing the mechanical torque developed by a wind turbine for a given wind speed and angular velocity, thus driving an electrical generator in a similar way to a wind turbine. Ensuring repeatable testing conditions allows for comparison of different wind turbine control algorithms. In the presented solution, the turbine torque is reproduced by an AC drive with a squirrel cage motor coupled with the AC generator on the common shaft. A frequency converter that controls the emulator motor operates in the torque control mode. The command for the converter, proportional to the emulated instantaneous turbine torque, is calculated as the output from a wind turbine mathematical model running in the real time on PC in the Matlab-Simulink environment. Experimental results recorded for standardized wind gusts and a random wind profile are presented.

Słowa kluczowe

PL

emulator turbiny wiatrowej; stanowisko laboratoryjne; silnik klatkowy; turbina o stałym kącie natarcia; śledzenie punktu mocy maksymalnej

EN

wind turbine emulator; laboratory setup; squirrel cage motor; fixed pitch wind turbine; maximum power point tracking

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 94, nr 12
• Strony: 174--177
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Baran J.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Elektryczny, Al. Armii Krajowej 17, 42-200 Częstochowa

autor

Jąderko A.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Elektryczny, Al. Armii Krajowej 17, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Bianchi F., De Battista H., Mantz R., Wind Turbine Control Systems. Principles, Modelling and Gain Scheduling Design (2007), Springer
• [2] Neammanee B., Sirisumrannukul S., Chatratana S., Control Strategies for Variable-speed Fixed-pitch Wind Turbines, Wind Power, Ed. By S.M. Muyeen (2010), InTech, 209-232
• [3] Bourlis D., A Complete Control Scheme for Variable Speed Stall Regulated Wind Turbines, Fundamental and Advanced Topics in Wind Power, Ed. By R.Carriveau (2011), InTech, 309-338
• [4] Kojabadi H.M., Chang L., Development of a novel wind turbine simulator for wind energy conversion systems using an inverter-controlled induction motor, IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol. 19, No. 3, (2004), 547-552
• [5] Morimoto S., Nakayama H., Sanada M., Takeda Y., Sensorless Output Maximization Control for Variable-Speed Wind Generation System Using IPMSG, IEEE Transactions On Industry Applications, 41(2005), 60-67
• [6] Krzemiński Z., Mikroelektrownie wiatrowe – projektowanie i sterowanie, XII Krajowa Konferencja Naukowa "Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym", SENE 2015, Łódź, 18-20 listopada 2015r., referat plenarny
• [7] Baran J., Jąderko A., Układ sterowania turbiny wiatrowej o regulowanej prędkości obrotowej i stałym kącie ustawienia łopat z liniowym obserwatorem momentu aerodynamicznego, Przegląd Elektrotechniczny, 93(2017), nr 12, 59-62
• [8] Jąderko A., Badania symulacyjne układu sterowania turbiną wiatrową z generatorem indukcyjnym, Przegląd Elektrotechniczny, 91(2015), nr 12, 110-113

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).