Удосконалено математичну модель відцентрового регулятора (ВР) ротора вітроустановки, яка враховує додаткові параметри регулятора у разі флюгерного регулювання, що дозволило одержати уточнені статистичні характеристики вітроустановки малої потужності. Розроблено нелінійну математичну модель ВР ротора вітроустановки у разі антифлюгерного регулювання, що дозволило одержати статистичні характеристики вітроустановки малої потужності за рахунок введення в математичну модель конструктивних параметрів регулятора. Удосконалено рівняння руху системи регулювання з відцентровим регулятором за відсутності зовнішніх збурень і за їх наявності, що дало можливість визначити умови її стійкості залежно від параметрів ВР та виду регулювання. Запропоновано метод визначення видів перехідних процесів та їх цілеспрямованого коригування в системах регулювання роторів вітроустановок з ВР за діаграмою Вишнеградського, що дозволило зменшити час перехідного процесу виходу вітроустановки на усталений режим.

Проведено аналіз видів конструкцій вітрових енергетичних установок та визначено 4 базові варіанти для подальшого аналізу. Запропоновано методику аналізу з використанням методу парних порівнянь та визначено критерії аналізу. Проведений аналіз базових конструкцій вітроенергетичних установок показав, що найвищу інтегральну оцінку одержали горизонтально-осьові лопатеві установки.

Досліджено максимальні значення динамічного моменту в системі ротор - гальмо (СРГ) у разі відсутності в ній зазорів. Надано методику розрахунку динамічного моменту за наявності зазорів у СРГ.

Досліджено процеси перетворення й акумулювання енергії вітру в автономних енергосистемах. Розроблено систему економіко-математичних моделей, що дозволяють виконувати аналіз, прогнозування й оптимізацію інвестиційних проектів вітрових електричних станцій.

Запропоновано удосконалену модель відцентрового регулятора ротора вітродвигуна у разі флюгерного регулювання та розраховано статистичні характеристики за різних параметрів відцентрового регулятора.

Визначено умови динамічної стійкості системи регулювання ротора вітродвигуна з відцентровим регулятором у разі флюгерного регулювання залежно від параметрів відцентрового регулятора.

Розраховано характеристики регулювання та побудовано статичні характеристики ротора вітродвигуна за антифлюгерного регулювання. Запропоновано модель відцентрового регулятора ротора вітродвигуна.

Представлено описання стенду та результати випробування генераторів з постійними магнітами, призначених для вітроустановок малої потужності.

Проаналізовано залежності кількості виробленої електроенергії та її собівартості, а також навантажень в елементах вітроустановок від номінальної потужності та номінальної швидкості вітру.

Проведено порівняльний аналіз характеристик профілів для лопатей вітроенергетичних установок та наведено методичні вказівки щодо їх вибору під час проектування автономних вітроенергетичних установок малої потужності.

Проаналізовано стан галузі малої вітроенергетики в Україні та визначено 4 базові сегменти потужностей вітроелектричних установок, що враховують як певні конструкторські відмінності, так і значний діапазон за вартістю, затратами на монтаж та експлуатацію. Розроблено методику їх аналізу з використанням методу парних порівнянь та встановлено критерії, що враховують техніко-економічні показники установок і ринкові фактори, а саме: вартість 1 кВт установленої потужності; вартість 1 кВт-год виробленої електроенергії; витрати на монтування та експлуатацію; попит населення; купівельну спроможність населення. Проведено аналіз базових сегментів потужностей вітроелектричних установок та визначено інтегральні оцінки для кожного сегмента. Найвищу інтегральну оцінку 8,01 одержав сегмент потужностей від 1 кВт до 10 кВт, а саму меншу інтегральну оцінку 4,46 одержав сегмент потужностей до 100 Вт. Запропоновано зосередити інвестиції в галузі малої вітроенергетики на вітроелектричних установках горизонтально-вісьової конструкції лопатевого типу в сегменті потужностей від 1 до 10 кВт.

Запропоновано математичну модель системи орієнтації ротора за допомогою флюгерної площини та з використанням конструктивної схеми підпружиненого хвоста. На її основі одержано статичні характеристики та криві потужності з урахуванням конструктивних параметрів, що дозволяє в процесі проектування вибрати параметри даної системи, які забезпечують мінімальні енергетичні втрати.

Проаналізовано структурні схеми автономних вітроелектричних систем з асинхронним генератором і встановлено, що у процесі їх розробки необхідно орієнтуватися на схеми, які мають можливість підвищити коефіцієнт заповнення графіка навантаження споживача.

Запропоновано математичну модель системи орієнтації ротора за допомогою флюгерної площини та з використанням конструктивної схеми "хвіст на косому шарнірі". На її основі одержано статичні характеристики та криві потужності з урахуванням конструктивних параметрів, що дозволяє у процесі проектування вибрати параметри цієї системи, які забезпечують мінімальні енергетичні втрати.

Розроблено та виготовлено стенд для проведення досліджень відцентрових регуляторів для вітроустановок, що включає аеромеханічну частину, ротор з відцентровим регулятором та блок вимірювань і навантажень, який дозволяє дослідити роботу регулятора при різних його параметрах при статичних та динамічних навантаженнях та запропонована методика проведення даних досліджень.

Наведені результати досліджень режимів роботи автономної вітроелектричної установки з паралельно ввімкненими асинхронними генераторами для зарядження акумуляторних батарей за допомогою імпульсних перетворювачів. Розробка моделі установки виконана на базі програмного пакету Matlab /Simulink /SimPower Systems.

Наведено результати експериментальних досліджень відцентрового регулятора роторів вітроустановок для його різних параметрів при статичних і динамічних навантаженнях та проведено їхнє співставлення з теоретичними положеннями.

Ємнісні накопичувачі, як необхідний складовий елемент, знаходять широке застосування в різноманітних електротехнічних установках і системах. Аналіз відомих підходів збільшення ККД зарядного кола показав, що вони пов'язані з певними труднощами. Наприклад, зарядні пристрої із джерелами, регульованими за певним законом напруги, є складними і їхнє застосування може бути виправдано лише у виняткових випадках. Крім перетворювача, що узгоджує джерело енергії та ємнісний накопичувач, потрібні додаткові реактивні елементи, що запасають енергію і підтримують на одному рівні вхідну і вихідну потужності протягом процесу зарядження. Ця вимога грає істотну роль у випадку застосування джерела обмеженої потужності. У більшості випадків енергетичні процеси заряду конденсатора аналізувались при нульових початкових умовах. Максимальний ККД може бути досягнутий при незмінній формі вхідного та вихідного струму. Для досягнення максимального ККД перетворювача ємнісний накопичувач в початковий відрізок часу повинен запасати енергію, щоб в кінці заряду віддати запасену енергію для підтримання струму зарядження. Вітроустановка працює при стохастичних умовах зміни рівня швидкості вітру, що спричиняє до відповідних показників на клемах зарядного пристрою. Оцінка необхідної кількості енергії для зарядження ємкісного накопичувача ускладнюється. Мета роботи - визначити час зарядження ємнісного накопичувача електродинамічного привода насосу автономної вітроелектричної установки до заданих технологічних меж за допомогою імітаційного моделювання при стохастичних умовах зміни рівня швидкості вітру. При зміні значень математичного сподівання швидкості вітру в межах 4 - 5,2 м/с час зарядження ємнісного накопичувача при технологічній межі напруги 100 В складає відповідно 12,5 - 7 с.

Нерівномірність та випадковість надходження енергії від відновлюваних джерел енергії спонукає до розробки електроімпульсних установок для її використання. Одною з причин, що стримують використання таких установок є відсутність відповідних математичних моделей, що не дає можливості здійснити оцінку зусиль, які виникають при роботі виконавчих елементів. У відомих електродинамічних приводах величина імпульсу сили зазвичай визначається як величина, пропорційна діаметру котушки і рівного їй за діаметром електропровідного диску. Однак експериментально встановлено, що існує максимальна величина діаметрів конструктивних елементів електродинамічного приводу, при перевищенні якої помітно знижується його ефективність. Також на ефективність електродинамічного приводу впливає товщина електричної котушки, оскільки ККД процесу передачі електричної енергії від конденсатора в електропровідний диск електродинамічного приводу падає при великій товщині котушки. Крім того, без розуміння процесу розрядження в електроімпульсних установках часто неможливо здійснити вибір параметрів зарядних пристроїв та ємнісних накопичувачів. Бажано здійснювати таке узгодження щоб зарядження і розрядження були взаємонезалежними, що покладається на систему керування роботою імпульсного пристрою. Найчастіше схема керування вимикає розрядний блок від зарядного під час процесу розрядження. Розроблена математична модель процесу розрядження ємнісного накопичувача на робочий орган електродинамічного привода насосу, що дозволила визначити вплив його параметрів на тривалість імпульсу розрядження. Для розрахунку індуктивності котушки виконавчого елементу привода запропоновано вираз, обчислення за яким дає задовільний результат. Розрахункові дані збігаються з результатами експериментальної стендової перевірки.

Індекс рубрикатора НБУВ: З626-04

Рубрики:

Вітродвигуни

Шифр НБУВ: Ж25096 Пошук видання у каталогах НБУВ