Odtwarzanie momentu aerodynamicznego mikroelektrowni wiatrowej w układzie sterowania z pełnym obserwatorem stanu

• Autorzy: Jąderko, Andrzej , Mamok, Łukasz

Warianty tytułu

EN

Aerodynamic torque estimation in the control scheme for micro wind turbine with fully observer system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono układ sterowania małą turbiną wiatrową o regulowanej prędkości obrotowej z odtwarzaniem momentu aerodynamicznego oraz efektywnej prędkości wiatru. W układzie sterowania zastosowano pełny obserwator Luenbergera do estymacji niemierzalnych zmiennych stanu. Zaproponowano algorytm obliczania efektywnej prędkości wiatru. Układ regulacji ma zapewnić maksymalizację uzyskiwanej mocy elektrycznej dla prędkości wiatru w obszarze pomiędzy prędkością startu turbiny, a prędkością wyłączenia ze względu na warunki bezpieczeństwa, tj. w drugiej strefie pracy turbiny. Pokazano wyniki przeprowadzonych badań symulacyjnych układu sterowania z pełnym obserwatorem stanu dla znormalizowanych podmuchów wiatru.

EN

A proposal of the control scheme for micro wind turbine with aerodynamic torque and effective wind speed estimation is presented in this paper. Fully Luenberger observer for the non-measurable state variables estimation is used in this control scheme. Algorithm of the effective wind speed calculation is proposed. The control system of the turbine should ensure maximum captured electrical power for wind speed in the region between start speed of turbine and cut-off speed, when wind turbine is shouted down due to safety reasons, i.e. in a second operating region of the turbine. Simulations results of the control system with the fully state observer for the normalized gusts of wind are shown in the paper.

Słowa kluczowe

PL

turbina wiatrowa; moment aerodynamiczny; obserwator Luenbergera; układ sterowania

EN

wind turbine; aerodynamic torque; Luenberger observer; control system

• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 96, nr 1
• Strony: 162--165
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jąderko, Andrzej

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

autor

Mamok, Łukasz

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

Bibliografia

• [1] Lubośny Z., Farmy wiatrowe w systemie elektroenergetycznym, (2013), WNT, Warszawa
• [2] Bianchi F., De Battista H., Mantz R., Wind Turbine Control Systems. Principles, Modelling and Gain Scheduling Design (2007), Springer
• [3] Jąderko A., Baran J., Sterowanie turbiną wiatrową z odtwarzaniem momentu aerodynamicznego, Przegląd Elektrotechniczny, 94 (2018) nr 5, 47-52
• [4] Meller K., Włas M., Modelowanie małej elektrowni wiatrowej, Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, Nr 28, (2010), 149-152
• [5] Østergaard K. Z., Brath P., Stoustrup J., "Estimation of effective wind speed" Journal of Physics: Conference Series 75, (2007)
• [6] Bourlis D., A Complete Control Scheme for Variable Speed Stall Regulated Wind Turbines, in: Fundamental and Advanced Topics in Wind Power, Ed. by R.Carriveau (2011), InTech, 309-338
• [7] Szabat K., Model obserwatora zmiennych stanu dla układu z nieliniowym wałem mechanicznym, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, nr 63, Studia i Materiały nr 29, (2009), 355-368
• [8] PN-EN 61400-2: Turbozespoły wiatrowe. Część 2: Wymagania projektowe dotyczące małych turbozespołów wiatrowych, PKN 2008
• [9] Germanischer Lloyd Industrial Services GmbH, Guideline for the Certification of Wind Turbines, (2010), Hamburg - Germany

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2020.01.35