Векторне керування автономною електромеханічною системою генерування на основі синхронного генератора з постійними магнітами

Abstract

Дипломний проект містить сторінок – 108, рисунків – 56, таблиць – 35. Представлено математичні моделі складових системи генерування на основі синхронного генератора з постійними магнітами. Розроблено і протестовано систему векторного керування синхронним генератором з постійними магнітами в системі координат орієнтованій за вектором потокозчеплення ротора. Розроблено систему керування швидкістю вітротурбіни, яка забезпечує максимальну ефективність вітротурбіни при швидкості нижче номінальної та обмеження потужності на швидкості вище за номінальну. Синхроний генератор з постійними магнітами, векторне керування, режим регулювання швидкості для досягнення максимального ККД вітротурбіни, режим обмеження потужності, математична модель, трифазний інвертор, перетворювач частоти. Вітрогенератори поділяються на багато типів, як по формі, так і за типом електричної машини. Загалом розглядати ми будемо вітрогенератори на основі СГПМ, які все більше поширюються в областях промисловості, де традиційно застосовувалися двигуни постійного струму або асинхронні двигуни. Це обумовлено значною кількістю переваг даного типу машин, а саме: відсутність втрат на збудження і змінного щіткового контакту, що забезпечує більш високий ККД, статор СГПМ зазвичай повністю герметичний і має рідинне охолодження, що сприяє підвищенню надійності двигуна, крім того, вони практично не мають потреби в обслуговуванні протягом усього терміну служби, у них нижчі втрати на тертя, радіочастотні перешкоди і шуми. Також синхронні двигуни з постійними магнітами мають мінімальну питому масу в порівнянні з будь-якими іншими машинами, тобто відрізняються високим відношенням крутного моменту до маси двигуна, також в порівнянні з асинхронним, СГПМ має більш високу ефективність (за рахунок відсутності втрат на збудження), менше тепловиділення і найбільш широкий діапазон регулювання швидкості серед електричних машин. Перераховані переваги синхронних машин з постійними магнітами роблять їх застосування привабливими в різних областях, в тому числі і в альтернативній енергетиці, де потрібна висока ефективність.. Актуальність роботи. Інтерес до відновлювальних джерел енергії постійно зростає. Автономні системи генерування на основі синхронних машин знайшли значне поширення через високу ефективність. Застосування векторного керування дозволяє реалізовувати різні методи оптимізації роботи електричної машини і підвищення ефективності перетворення механічної енергії в електричну. В умовах варіації швидкості джерела механічної енергії при низькій механічній потужності на вході генератора набуває ваги підвищення ефективності електромеханічного перетворення енергії, а при великій потужності гарантоване керування кутовою швидкістю та моментом генератора. Тому, дослідження і модернізація алгоритмів векторного керування СГ, що дозволяють реалізувати керування системою генерування, є актуальною задачею. Мета роботи: Розробка і дослідження методом моделювання системи генерування на основі векторно-керованого синхронного генератора, яка забезпечує роботу вітрової турбіни з максимальним ККД при варіації швидкості вітру.