Kovalenko I. Autonomous non-multiplication wind power installation with axial-flux generator

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0823U101444

Applicant for

Specialization

  • 141 - Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка

Specialized Academic Board

ДФ 26.002.64; ID 3306

National Technscal University of Ukraine "Kiev Polytechnic Institute".

Essay

Kovalenko I.Ya. Autonomous non-multiplication wind power installation with axial-flux generator. - Qualifying scientific work on manuscript rights. Dissertation for obtaining the scientific degree of Doctor of Philosophy in the specialty 141 Electric power, electrical engineering and electromechanics in the field of knowledge 14 "Electrical engineering". - National Technical University of Ukraine "Ihor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2023. The dissertation study is dedicated to the research and solution of an actual scientific task, which consists in substantiating the methods of regulating the output power and developing a mathematical model of the generator equipment of a multiplier-less autonomous wind power plant, taking into account these methods, by means of simulation modeling with variable rotation frequency of the wind turbine rotor. In the work, a comparative analysis of the aerodynamic characteristics of wind turbine rotors for known profiles - traditional (Р-ІІ, А-6, BS-10, BS-10, p-11-18), profiles of the GA(W)-1 series and laminated FX is carried out. When calculating the energy characteristics of the generator of the wind turbine, it was established that the rotors of wind turbines with blade profiles of the traditional group allow to obtain the maximum values of mechanical power of 91.8...93.3 W/m2, with the values of wind energy utilization coefficients ξ=0.33...0.44 in the speed range z=4...5. Rotors with profiles of group 2 allow to obtain maximum values of mechanical power of 114.3...115.7 W/m2 at ξ= 0.54...0.55 in the speed range z = 6...7. As a result of the study, the method of comparative analysis of the aerodynamic characteristics of the rotors of wind turbines was further developed by taking into account the rational interaction of the coefficient of wind energy utilization and the speed module, which made it possible to reconcile the aerodynamic characteristics of the rotor of the wind turbine with the mechanical characteristics of the electric generator and set the limits of its correction in terms of torque and power for different values of the nominal wind speed. In the dissertation research, the mathematical model of the multiplicationless wind power plant in the composition with the magnetoelectric generator with one-sided and two-sided arrangement of the rotor magnets was clarified, which, unlike the known one, takes into account the presence of the influence of the parameters of the double stator and an additional winding for magnetizing the magnetic system, which made it possible to determine the limits of the adjustment of the output power of the generator. It was substantiated by means of structural simulation modeling and experimentally confirmed the nature of the effect of correction of the output power of a magnetoelectric generator with axial magnetic flux using the introduction of static capacitors and additional excitation of the generator stator, which made it possible to estimate the amount of correction of the output power under random changes in wind speed. In the dissertation study, an experimental equipment was developed for the study of parameters and characteristics of an autonomous magnetoelectric generator in a composition without a multiplying wind power system. With the help of the developed equipment, the possibility of correcting the output active power of the generator in different modes of its operation was evaluated.

Research papers

1. В.М. Головко, І.Я. Коваленко, Е.А. Монахов, О.І. Пономарьов. Порівняння традиційного генератора із постійними магнітами з торцевим генератором із двосторонньою активною поверхнею для вітроустановок. Відновлювана енергетика. - 2018. - № 2 (53). - С. 30-38 (https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/146/98)

2. В. В. Чумак, М. А. Коваленко, І. Я Коваленко. Аналітичний огляд електромеханічних перетворювачів енергії для вітрової енергетики. Екологічні науки. - 2018. - №2 (21). – С. 36-39

3. В. М. Головко, В. П. Коханєвич, М. О. Шихайлов, І. Я. Коваленко. Вплив аеродинамічних характеристик профілю лопаті на енергетичні характеристики ротора вітроустановки. Відновлювана енергетика. 2019. - № 4 (59), С. 49-55.

4. В. М. Головко, М. А. Коваленко, І. Я. Коваленко, І. Р. Галасун. Математичне моделювання автономної вітроустановки з синхронним генератором магнітоелектричного типу. Відновлювана енергетика. 2020. - № 4 (63), С. 50-58.

5. І. Я. Коваленко Робота синхронного генератора з постійними магнітами при підмагнічуванні сторонньою ємністю. Відновлювана енергетика. 2021. - № 1 (64), С. 50-58.

6. Коваленко М. А., Коваленко І.Я., Головко В.М., Чумак В.В., Святненко, В.А. Експериментальна оцінка корекції потужності генератора автономної вітроелектроустановки. Електротехніка та електроенергетика, (1), 2022, с.8–18.

7. Коваленко М. А., Коваленко І.Я., Головко В.М., Чумак В.В., Островєрхов М.Я. Корекція вихідної потужності генератора безмультиплікаторної вітроелектроустановки при дискретних та випадкових значеннях швидкості вітру. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратiв. Теорiя і практика, (2 (8), 2022, 39–46.

8. Чумак В.В., Коваленко М.А., Коваленко І.Я., Ткачук І.В., . Порівняння синхронних генераторів для автономної бензинової установки. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратiв. Теорiя і практика, (2 (8), 2022, 32–38.

9. Чумак В.В., Коваленко М.А., Коваленко І.Я., Ткачук І.В. Математичне моделювання гібридного магнітного редуктора для автономної вітроустановки малої потужності. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратiв. Теорiя і практика, (1 (9), 2023, 45–51.

10. Чумак В.В., Коваленко М.А., Коваленко І.Я., Ткачук І.В. Експериментальне дослідження універсального високошвидкісного колекторного двигуна змінного струму. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин I апаратiв. Теорiя I практика, (1 (9), 2023, с.39–44.

11. V. Chumack, V. Bazenov, Oks. Tymoshchuk, M. Kovalenko, S. Tsyvinskyi, Ih. Tkachuk. Voltage stabilization of a controlled autonomous magnetoelectric generator with a magnetic shunt and permanent magnet excitation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies 6(5 (114), 56–62.

12. M.Ostroverkhov, V.Chumack, M.Kovalenko & I.Kovalenko. Development of the control system for taking off the maximum power of an autonomous wind plant with a synchronous magnetoelectric generator. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, (2022), 4(2(118), 67–78.

13. Мathematical simulation of autonomous wind electric installation with magnetoelectric generator. / V. M. Golovko, M.Ya.Ostroverkhov, M.A.Kovalenko, I. Ya Kovalenko, D.V.Tsyplenkov./ Naukovyi visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu,2022, Peer-reviewed journal no 5(191),pp.74-79.

Files

Similar theses