Abstrakt

Celem niniejszej rozprawy jest opracowanie adekwatnego programowalnego modelu fizycznego siłowni wiatrowej wykorzystującego urządzenia elektryczne oraz model przetwarzania energii kinetycznej wiatru na energię mechaniczną ruchu obrotowego wirnika generatora. Zaproponowany przez autora model sterowany jest przez regulator prędkości, bazujący jedynie na pomiarach prędkości obrotowej oraz momentu elektromagnetycznego. Monografia stanowi syntezę aktualnego stanu wiedzy dotyczącej modeli matematycznych oraz sposobów modelowania turbin wiatrowych. Studia i analiza obecnego stanu wiedzy w zakresie przedmiotu pracy objęły stosowane sposoby realizacji modeli fizycznych oraz symulacyjnych siłowni wiatrowej i jej poszczególnych elementów oraz analizę publikowanych wyników przeprowadzonych prac badawczych z wykorzystaniem modeli fizycznych. Przeprowadzona analiza pozwoliła na zidentyfikowanie wad i ograniczeń dotychczasowych realizacji. W konsekwencji, zaproponowano autorskie rozwiązanie skalowalnego modelu fizycznego siłowni wiatrowej z maszyną dwustronnie zasilaną pracującą jako generator bazując na rozwiązaniach stosowanych w technice hardware-in-the-loop. Rozwiązanie łączy uniwersalność modeli cyfrowych z wykorzystaniem urządzeń elektrycznych. W skład opracowanej cyfrowej części modelu wchodzą wszystkie elementy występujące w rzeczywistej siłowni wiatrowej. Część cyfrowa modelu zrealizowana została w środowisku czasu rzeczywistego Simulink Real-Time. Strukturę modelu opracowano w taki sposób, aby możliwa była stabilna praca modelu w sprzężeniu z przekształtnikami i zespołem maszynowym. W szczególności zaproponowano autorską metodę dostosowania stałej bezwładności maszyny dwustronnie zasilanej skalowalnego modelu fizycznego siłowni wiatrowej z modelowaniem inercji w torze sterowania momentem wraz z regulatorem prędkości. Istotnym elementem pracy jest opracowanie sposobu walidacji skalowalnego fizycznego modelu siłowni wiatrowej z maszyną dwustronnie zasilaną. Przeprowadzono badania porównawcze fizycznego modelu siłowni wiatrowej oraz referencyjnej farmy wiatrowej. Uzyskane w rozprawie wyniki badań symulacyjnych oraz testów laboratoryjnych wykazały, że zaproponowany model fizyczny siłowni wiatrowej pozwala na miarodajną oraz efektywną emulację wybranych typów rzeczywistych siłowni wiatrowych.

Autor (1)