Жуков О. А. Математичні моделі та пристрої для автоматичного керування вітровим електротехнічним комплексом з вертикальною віссю обертання

Об'єктом дослідженні є вітровий електротехнічний комплекс з вертикальною віссю обертання вітрового колеса. Мета дослідження полягає в підвищенні ефективності використання вітрового потоку вітровим електротехнічним комплексом, шляхом створення системи автоматичного керування цим комплексом за критерієм відбору максимуму потужності. Для досягнення поставленої мети використані такі методи дослідження: методи теорії автоматичного керування для створення математичної моделі вітрового колеса із вертикальною віссю обертання та структури системи автоматичного керування ВЕК, методи нечіткої логіки для синтезу структури регулятора, методи електротехніки для розробки конструкції електромеханічного перетворювача енергії вітру в електричну енергію. Наукова новизна полягає в тому що: вперше розроблено закон керування для регулятора струму збудження вітрового електротехнічного комплексу з прямим перетворенням енергії вітру в електричну, що забезпечує його роботу у точці максимального відбору потужності вітрового колеса; вдосконалено математичну модель вітрового колеса з вертикальною віссю обертання в динаміці, що на відміну від відомих дозволяє формувати закони керування вітровою електричною установкою та забезпечує можливість оптимізації її функціонування; вдосконалено математичну модель системи керування вітровим електротехнічним комплексом з вертикальною віссю обертання вітрового колеса із застосуванням теорії нечітких множин, що дозволяє покращити якість напруги на виході вітрового електротехнічного комплексу; отримав подальший розвиток підхід до побудови комбінованого регулятора збудження вітрового електротехнічного комплексу, що полягає у поєднанні переваг чіткого і нечіткого законів керування та дозволяє забезпечити максимально ефективне керування в широкому діапазоні зміни швидкостей вітру. Практична цінність полягає в наступному: розроблено регулятор системи автоматичного керування вітровим електротехнічним комплексом з врахуванням атмосферних впливів, що являє собою комбінований регулятор, який складається з ПІ-регулятора та нечіткого регулятора, які працюють почергово в залежності від швидкості вітрового потоку, що дозволяє проводити одночасне керування вітровим електротехнічним комплексом в функції напруги та максимуму відбору потужності; адаптовано модель системи автоматичного керування струмом збудження генератора ВЕК у середовищі Matlab Simulink, що дозволяє отримувати параметри налагодження регулятора для встановлення заданої напруги на вводах ВЕУ та потрібного режиму відбору потужності; розроблено структурну схему мікропроцесорного засобу та алгоритм його роботи для реалізації функцій регулятора системи автоматичного керування струмом збудження вітрового електротехнічного комплексу на базі контролера з підтримкою Fuzzy Logic, що дозволяє підвищити гнучкість та спростити процес налагодження запропонованої системи; реалізовано експериментальну ВЕУ прямого перетворення енергії вітру в електричну із вертикальною віссю обертання на якій здійснена перевірка теоретичних положень. Ступінь впровадження - результати дисертаційної роботи впроваджено в Проектно-конструкторському технологічному бюро "Конкорд", м. Дніпропетровськ та в навчальний процес Вінницького національного технічного університету. Сфера (область) використання результатів дисертаційної роботи - в компаніях розробниках, виробниках та експлуатаційниках вітрових електричний установок.