Methods of Increasing the Stability of Speed Rotation of Wind Turbine Rotor

Abstract

Проведен анализ и исследование методов повышения стабильности и частоты вращения современных ветроустановок в процессе производства электроэнергии. Обоснована необходимость уменьшения динамических нагрузок и улучшения показателей надежности в условиях неполной информации о характеристиках метеорологических и электроэнергетических условий, изменяющихся во времени. Усовершенствована математическая модель процесса производства электроэнергии ВЭУ, отличающаяся тем, что метеопараметр, определяющий характер зависимости угловой скорости ротора ветроколеса от скорости ветра и угла положения лопасти, выбирается с возможностью заблаговременного определения изменения частоты вращения ветроколеса, что способствует учету динамических свойств системы для повышения оперативности принятия управляющих решений при переменных характеристиках метеорологических условий. При этом наличие коэффициента в предложенной формуле обеспечивает понижение кубической степени метеопараметра до единицы, что дает возможность получить линейную зависимость скорости вращения ротора в соответствии с изменением внешней среды. Предложен метод подготовки системы к внешним возмущающим воздействиям, содержащий своевременную установку угла питча лопасти в соответствии с оценкой скорости воздушного потока и потребляемой мощности, учетом инерционности системы и времени изменения положения лопастей, что позволяет учитывать динамические особенности работы системы. Приведена система линейных дифференциальных уравнений для автоматического регулирования с учетом влияния скорости ветра, мощности потребляемой электроэнергии и времени запаздывания по регулированию. Разработана модифицированная математическая модель процесса производства электроэнергии ветроэнергетической установкой с возможностью заблаговременного определения изменения частоты вращения ветротурбины.