Προσομοίωση Και Έλεγχος Ανεμογεννήτριας Μεταβλητών Στροφών Με Σύγχρονη Γεννήτρια

Abstract

Αντικείμενο της διπλωματικής εργασίας είναι η προσομοίωση της λειτουργίας μιας ανεμογεννήτριας μεταβλητών στροφών με σύγχρονη πολυπολική γεννήτρια και έλεγχο βήματος των πτερυγίων, με τη βοήθεια του προγράμματος PSCAD/EMTDC. Παράλληλα προτείνεται και υλοποιείται μια συγκεκριμένη στρατηγική ελέγχου των στροφών της. Αναλυτικότερα στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία αναφορά στους τρεις επικρατέστερους τύπους ανεμογεννητριών σήμερα και παράλληλα μια συγκριτική αξιολόγησή τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μια πρώτη γενική παρουσίαση του συστήματος που έχουμε προσομοιώσει και στη συνέχεια ακολουθεί η περιγραφή των διαφόρων υποσυστημάτων, όπως είναι το αεροδυναμικό μέρος, η σύγχρονη γεννήτρια, ο ανορθωτής, ο μετατροπέας ΣΡ/ΣΡ ανύψωσης, ο αντιστροφέας αμφίπλευρης ροής, ο ελεγκτής βήματος των πτερυγίων και οι διάφοροι άλλοι ελεγκτές. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η στρατηγική ελέγχου των στροφών της ανεμογεννήτριας. Συγκεκριμένα επιλέγεται ο έλεγχος με μέτρηση των στροφών του δρομέα, μέσω των οποίων προσδιορίζεται η ζητούμενη ηλεκτρομαγνητική ροπή της γεννήτριας από την επιθυμητή (προκαθορισμένη) χαρακτηριστική στροφών-ροπής. Ο προσδιορισμός της ζητούμενης ηλεκτρομαγνητικής ροπής (ουσιαστικά της αναφοράς του συνεχούς ρεύματος) πραγματοποιείται με δύο τρόπους. Αυτοί οι δύο τρόποι παρουσιάζονται αναλυτικά και παράλληλα γίνεται μια συγκριτική αξιολόγησή τους μέσω αποτελεσμάτων προσομοιώσεων. Επίσης μελετάται η επίδραση του φίλτρου στροφών στη συμπεριφορά της ανεμογεννήτριας υπό την επίδραση διαφόρων διαταραχών ανέμου. Τέλος προσδιορίζονται, μέσω προσομοιώσεων, οι καταλληλότερες τιμές των παραμέτρων για τους διάφορους ελεγκτές, ώστε το σύστημα να παρουσιάζει καλή δυναμική απόκριση. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται προσομοιώσεις της λειτουργίας της ανεμογεννήτριας υπό την επίδραση διαφόρων χρονοσειρών ανέμου και μελετάται η μεταβλητότητα των στροφών, των ροπών και της τάσεως του ζυγού στον οποίο συνδέεται. Τέλος στο παράρτημα δίνονται γενικές πληροφορίες σχετικά με το PSCAD/EMTDC.