Введение
1 Энергия ветра и возможности ее использования 10
1.1 Энергетические характеристики ветра 10
1.2 Основы преобразования энергии ветра 15
1.2.1 Первичные преобразователи энергии ветра 15
1.2.2 Преобразование выработанной механической энергии 20
1.3 Режимы работы ВЭУ 25
1.4 Анализ существующих методов и средств управления режимами работы ВЭУ 26
1.4.1 Ветрогенераторы малой мощности 26
1.4.2 Ветрогенераторы средней мощности 28
1.4.3 Ветрогенераторы большой мощности 34 Выводы по первой главе и постановка задач исследования 36
2 Теоретические исследования процесса преобразования кинетическойэнергии ветра в электрическую энергию 3 8
2.1 Общие положения 38
2.2 Математическое описание изменения скорости движения воздушных масс 40
2.3 Преобразование энергии ветра в механическую энергию (модель ветроприемника) 43
2.3.1 Работа поверхности при действии на нее силы ветра 44
2.3.2 Работа ветрового колеса крыльчатого ветродвигателя 47
2.4 Теория реального ветроколеса Г.Х. Сабинина 50
2.4.1 Работа элементарных лопастей ветроколеса. Первое уравнение связи 50
2.4.2 Второе уравнение связи 58
2.5 Момент и мощность всего ветроколеса 62
2.6 Потери ветродвигателей 65
2.7 Математическая модель процесса преобразования энергии ветра в механическую энергию 67
2.8 Математическая модель генератора 71
2.9 Математическая модель конвертора переменное/постоянное /переменное напряжение 72
Выводы по второй главе 76
3 Разработка системы управления ветроэнергетической установкой 77
3.1 Задачи реализуемые системой управления и алгоритм работы системы управления ветроэнергетической установкой 77
3.1.1 Режимы работы ВЭУ 77
3.1.1.1 Пуск ВЭУ 78
3.1.1.2 Выход ВЭУ на установленную мощность 79
3.1.1.3 Работа ВЭУ с установленной мощностью 80
3.1.1.4 Отключение ВЭУ при повышенных скоростях ветра 81
3.1.1.5 Снижение мощности при уменьшении скорости ветра 82
3.1.1.6 Аварийный останов ВЭУ 82
3.2 Используемая схема ВЭУ 83
3.3 Реализация системы управления 89
3.3.1 Разработка системы управления ВЭУ в среде MATLAB с применением пакета прикладных программ Simulink 92
3.3.2 Нечеткая система управления ВЭУ 97
3.3.3 Нечеткая модель управления ветроэнергетической установкой в среде MATLAB с применением пакета прикладных программ Simulink и Fuzzy Logic Toolbox 106
Выводы и результаты третьей главы 111
4 Экспериментальная проверка системы управления ВЭУ с горизонтальной осью вращения 112
4.1 Описание экспериментальной установки 112
4.1.1 Аэродинамическая труба для экспериментальной продувкиветрогенераторов 112
4.1.2 Описание конструкции макетного образца ВЭУ 115
4.2 Оценка погрешностей измерений 118
4.3 Практическая реализация разработанной САУ 119
4.4 Описание эксперимента 121
4.5 Результаты экспериментальной проверки разработанной системы управления 122
Выводы и результаты четвертой главы 125
Заключение 126
