1 / 43

Sustav upravljanja vjetroelektranom

Sustav upravljanja vjetroelektranom. Mate Jelavić. Sadržaj. Fizikalne osnove Radna područja Analiza dinamike sustava Struktura sustava upravljanja Identifikacija sustava. Vjetroelektrane u MW klasi. Fizikalne osnove pretvorbe energije vjetra. Snaga vjetra:. Snaga turbine:.

latona
Download Presentation

Sustav upravljanja vjetroelektranom

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Sustav upravljanja vjetroelektranom Mate Jelavić

  2. Sadržaj • Fizikalne osnove • Radna područja • Analiza dinamike sustava • Struktura sustava upravljanja • Identifikacija sustava Vjetroelektrane u MW klasi

  3. Fizikalne osnove pretvorbe energije vjetra Snaga vjetra: Snaga turbine: Cp - Koeficijent učinkovitosti (Performance coefficient) - kut zakreta lopatica oko uzdužne osi – Pitch angle

  4. Fizikalne osnove pretvorbe energije vjetra Tip speed ratio:

  5. Radna područja vjetroelektrane Def:Nazivna brzina vjetra – najmanja brzina vjetra pri kojoj vjetroelektrana ostvaruje nazivnu snagu Radna područja Ispod nazivne brzine vjetra • Snaga vjetra manja od nominalne snage vjetroelektrane • Optimiranje iskorištenja energije vjetra Iznad nazivne brzine vjetra • Snaga vjetra puno veća od nominalne snage vjetroelektrane • Ograničenje snage na nominalnu • Ograničenje brzine vrtnje na nominalnu

  6. Radno područje ispod nazivne brzine vjetra U stacionarnom stanju: Upravljački zakon: • Moguće upravljanje u otvorenoj petlji

  7. Maksimalna brzina vjetra 2-3 puta veća od nominalne Maksimalna snaga vjetra ( ~v3vj ) 8-27 puta veća od nominalne Ograničenje snage zakretanjem lopatica Područje rada iznad nazivne brzine vjetra • Velika osjetljivost brzine vrtnje na promjene kuta zakreta • Uzrokuje opterećenja na konstrukciju

  8. Struktura sustava upravljanja

  9. Dinamika sustava • Simulacijski paket “GH Bladed” korišten umjesto realnog postrojenja

  10. Dinamika sustava

  11. Dinamika sustava

  12. Dinamika sustava

  13. Dinamika sustava

  14. Dinamika sustava

  15. Dinamika sustava

  16. Dinamika sustava

  17. Identifikacija sustava • Velike promjene dinamike sustava s promjenom brzine vjetra • Nije moguće opisati cijeli sustav jednim linearnim modelom • Identifikacija linearnih modela procesa po radnim točkama • Projektiranje regulatora za svaku radnu točku – Gain scheduling • Radne točke određuje brzina vjetra • Model procesa s jednim ulazom i više izlaza – MISO • Izlaz sustava – brzina vrtnje rotora ω • Ulazi sustava – brzina vjetra, kut zakreta lopatice, moment generatora

  18. Identifikacija sustava

  19. Momentna metoda

  20. Momentna metoda

  21. Vlastite frekvencije sustava • Komponente vjetroelektrane (lopatice, toranj...) izrađuju se od laganih i fleksibilnih materijala • Strukturna svojstva konstrukcije određuju vlastite frekvencije sustava • Mogućnost pobuđivanja pojedinih vlastitih frekvencija sustavom upravljanja - Rezonancija • Bladed koristi: • 11 vlastitih frekvencija za opis lopatice • 4 vlastite frekvencije za opis tornja

  22. Vlastite frekvencije sustava

  23. Spektralna analiza Chirp signal frekvencije od 10-4 do 10 Hz

  24. Spektralna analiza

  25. Identifikacija parametarskih modela za vvj = 15m/s ARX model procesa: • Pobuda - PRBS signal • Parametri PRBS signala: Δt ≈ 2.77/ωg = 0.05 s A = 1o/s = 0.0175 rad Td = 0.05 T = 1.5 T95 = 25.55 s Nprbs = 9 TM = 4·T = 102.15 s

  26. Prijenosna funkcija Δω/Δβref

  27. Prijenosna funkcija Δω/Δβref Red modela = ?

  28. Prijenosna funkcija Δω/Δβref Red modela ≈ 14

  29. Prijenosna funkcija Δω/Δβref ARX model 15. reda Odziv na promjenljivu pobudu

  30. Prijenosna funkcija Δω/Δβref Odziv na skokovitu pobudu

  31. Prijenosna funkcija Δω/Δβref Frekvencijska karakteristika

  32. Prijenosna funkcija Δω/ΔMgref Frekvencijska karakteristika Red modela = 5

  33. Prijenosna funkcija Δω/ΔMgref Odziv na promjenljivu pobudu

  34. Prijenosna funkcija Δω/ΔMgref Odziv na skokovitu pobudu

  35. Prijenosna funkcija Δω/ΔMgref Frekvencijska karakteristika

  36. Prijenosna funkcija Δω/Δvvj • Ograničene mogućnosti zadavanja pobudnog vjetra u Bladedu • Δt = 0.5s • Red modela = 8 Odziv na promjenljivu pobudu

  37. Prijenosna funkcija Δω/Δvvj Odziv na skokovitu pobudu

  38. Prijenosna funkcija Δω/Δvvj Frekvencijska karakteristika

  39. Analiza rezultata • Opis nelinearnog sustava familijom linearnih modela • Linearni regulator za svaki model • Nedostaci: • Skokovite promjene upravljačkih veličina • Problem odabira modela ovisno o radnoj točki • Moguće rješenje: • Nelinearni model procesa • Neizraziti (fuzzy) model procesa • Takagi-Sugenov neizraziti model: “Lokalni” linearni modeli – omogućuje korištenje linearnih regulatora

  40. Opterećenja konstrukcije • Uzroci opterećenja: • Gravitacijska sila • Inercija • Aerodinamička opterećenja • Sjena tornja • wind shear: v(h) = v(h0)·(h/h0)α Karakteristične točke

  41. Opterećenja konstrukcije • Periodičnost • Ovisnost o položaju lopatica

  42. Njihanje tornja

  43. Zahtjevi na sustav upravljanja • Dobra kompenzacija promjena brzine vjetra • Ograničena opterećenja na konstrukciju • Ograničeno njihanje tornja • Opterećenja se teško mjere pa ih je potrebno estimirati • Umjerena aktivnost sustava za zakret lopatica

More Related