Візуальна математична модель електромеханічної системи вітроенергетичної установки з аеродинамічним мультиплікуванням

DOI:10.30857/1813-6796.2018.4.5.

УДК 621.311.24

АЛЕКСІЄВСЬКИЙ Д. Г., МАНАЄВ К. В., Панкова О. О.,

ТАРАНЕЦЬ А. В., ШМАЛІЙ С. Л.

Запорізька державна інженерна академія

ВІЗУАЛЬНА МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОЇ СИСТЕМИ вітроенергетичної установки З АЕРОДИНАМІЧНИМ МУЛЬТИПЛІКУВАННЯМ

Мета. Побудова візуальної математичної моделі електромеханічної системи ВЕУ з аеродинамічним мультиплікуванням.

Методика. В процесі побудови математичної моделі електромеханічної системи ВЕУ з аеродинамічним мультиплікуванням була використана методика візуального моделювання. Перевірка на працездатність математичної моделі була проведена в середовищі розробки MATLAB Simulink.

Результати. Розроблена візуальна математична модель електромеханічної системи ВЕУ з аеродинамічним мультиплікуванням, що явно включає втрати механічної потужності на валу первинної вітротурбіни.

Наукова новизна. Математичний опис електромеханічної системи ВЕУ з аеродинамічним мультиплікуванням з урахуванням втрат механічної потужності на валу первинної вітротурбіни при нерівномірному розподілі потоків потужності між трьома вторинними аеромеханічними підсистемами розроблено вперше.

Практична значимість. Розроблена візуальна математична модель може бути використана при синтезі систем керування електромеханічною системою ВЕУ з аеродинамічним мультиплікуванням.

Ключові слова: аеродинамічне мультиплікування, вітроенергетична установка, вітротурбіна, математична модель, механічні втрати потужності.

ВИЗУАЛЬНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ветроэнергетической установки С АЭРОДИНАМИЧЕСКИМ МУЛЬТИПЛИЦИРОВАНИЕМ

АЛЕКСЕЕВСКИЙ Д. Г., МАНАЕВ К. В., ПАНКОВА О. О., ТАРАНЕЦ А. В., ШМАЛИЙ С. Л.

Запорожская государственная инженерная академия

Цель. Построение визуальной математической модели электромеханической системы ВЭУ с аэродинамическим мультиплицированием.

Методика. В процессе построения математической модели электромеханической системы ВЭУ с аэродинамическим мультиплицированием была использована методика визуального моделирования. Проверка на работоспособность математической модели была проведена в среде разработки MATLAB Simulink.

Результаты. Разработана визуальная математическая модель электромеханической системы ВЭУ с аэродинамическим мультиплицированием, которая в явном виде включает в себя потери механической мощности на валу первичной ветротурбины.

Научная новизна. Математическое описание электромеханической системы ВЭУ с аэродинамическим мультиплицированием с учетом потерь механической мощности на валу первичной ветротурбины при неравномерном распределении потоков мощности между тремя вторичными аэромеханическими подсистемами предложено впервые.

Практическая значимость. Разработанная визуальная математическая модель может быть использована при синтезе систем управления электромеханической системой ВЭУ с аэродинамическим мультиплицированием.

Ключевые слова: аэродинамическое мультиплицирование, ветроэнергетическая установка, ветротурбина, математическая модель, механические потери мощности.

VISUAL MATHEMATICAL MODEL OF THE ELECTROMECHANIC SYSTEM OF WIND POWER PLANET WITH AERODYNAMIC MULTIPLICATION

ALEKSEEVSKIY D. G., MANAEV K. V., PANKOVA O. O., TARANETS A. V., SHMALIY S. L.

Zaporozhe State Engineering Academy

Purpose. Building a visual mathematical model of the electromechanical wind power system with aerodynamic multiplication.

Methodology. In the process of constructing a visual mathematical model of the electromechanical system of wind turbines with aerodynamic multiplication, a mathematical apparatus for describing the system in local mean values of variables was used. Verification of the mathematical model was carried out in the MATLAB Simulink program.

Finding. A visual mathematical model of the electromechanical system of wind turbines with aerodynamic multiplication is developed, which includes mechanical power losses on the shaft of the primary wind turbine.

Originality. The visual mathematical model of the electromechanical system of wind power plant with aerodynamic multiplication taking into account the mechanical power losses on the shaft of the primary wind turbine with uneven distribution of power flows between the three secondary aeromechanical subsystems was proposed for the first time.

Practical value. The developed visual mathematical model is supposed to be used in future to build a complete mathematical model of wind power planet with aerodynamic multiplication and its subsequent application as a design tool.

Keywords: aerodynamic multiplication, wind power plant, wind turbine, mathematical model, mechanical power losses.

Література

References

1. Голубенко Н. С. Моделирование электромеханической системы ВЭУ с аэродинамической мультипликацией в режиме стабилизации скорости ветровых турбин/ Н. С. Голубенко, Д. Г. Алексеевский, П. Д. Андриенко, И.Ю. Немудрый // Электротехника и электроэнергетика. – 2011. – № 1. – С. 13–20.

2. Алексеевский Д. Г. Динамика ветроэлектрической установки с аэродинамической мультипликацией / Д. Г. Алексеевский, В. П. Метельский, И. Ю. Немудрый // Електротехніка та комп’ютерні системи. – 2011. – №3 (79), – С. 253 – 254.

3. Кривцов В. С. Неисчерпаемая энергия. Кн. 1. Ветроэлектрогенераторы / В. С. Кривцов, А. М. Олейников, А. И. Яковлев. – Учебник. – Харьков: Национальный аэрокосмический университет “Харьковский авиационный институт”, Севастополь: Севастопольский национальный технический университет, 2003. – 400 с.

4. Голубенко Н. С. Аэродинамические особенности безмультипликаторной турбогенераторной схемы ветроэлектрической установки большой мощности // Материалы IV международной конференции “Нетрадиционная энергетика в ХХI веке”. – Крым, Гурзуф, – 2003. – С.125–132.

5. Jamieson P. Innovation in Wind Turbine Design. John Wiley & Sons, Ltd. 2011. – 299 p.

6. Твайделл Дж. Возобновляемые источники энергии: Пер. с англ. / Твайделл Дж., Уэйр А. – М.: Энергоатомиздат. 1990. – 392 с.

1. Golubenko, N. S., Alekseevskiy, D. G., Andriyenko, P. D., Nemudry, I. Yu. (2011). Modelirovanie elektromehanicheskoj sistemy vetroenergeticheskoj ustanovki s aerodinamicheskim multiplikatorom v rezhyme stabilizacii skorosti vetrovyh turbin [Modeling of electromechanical system of wind power station with aerodynamic multiplier in the mode of wind turbines speed stabilization]. El.tekhnika i el.energetika, (1), 13-20.

2. Alekseevskiy, D. G., Metelsky, V. P., Nemudry, I. Yu. (2011). Dinamika vetroelektricheskoy ustanovki s aerodinamicheskoy multiplikatsiyey [Dynamics of a wind power plant with aerodynamic multiplication]. Yelektrotekhnіka ta komp’yuternі sistemi, 3(79), 253-254.

3. Krivtsov, V. S., Oleynikov, A. M., Yakovlev, A. I. Neischerpaemaya energiya. Kn. 1. Vetroelektrogeneratoryi [Inexhaustible energy. Book. 1. Wind power generators] – Uchebnik. – Harkov: Natsionalnyiy aerokosmicheskiy universitet “Harkovskiy aviatsionnyiy institut”, Sevastopol: Sevastopolskiy natsionalnyiy tehnicheskiy universitet, 2003. – 400.

4. Golubenko N. S. Aerodinamicheskie osobennosti bezmultiplikatornoy turbogeneratornoy shemyi vetroelektricheskoy ustanovki bolshoy moschnosti [Aerodynamic features of a multiplatform turbo generator circuit of a large-capacity wind power plant] // Materialyi IV mezhdunarodnoy konferentsii “Netraditsionnaya energetika v XXI veke”. – Kryim, Gurzuf, – 2003., 125–132.

5. Jamieson P. Innovation in Wind Turbine Design. John Wiley & Sons, Ltd. 2011. – 299 p.

6. John W. Twidell. Vozobnovlyaemyie istochniki energii [Renewable energy resources] – M.: Energoatomizdat. 1990. – 392p.

ALEKSEEVSKIY DMYTRIY

[email protected]

ORCID: 0000-0002-5787-6092

Researcher ID: S-9538-2018

Docent of Chair of Electronic Systems

Zaporozhe State Engineering Academy

SHMALIY SERGEY

[email protected]

ORCID: 0000-0001-6399-0310

Researcher S-8528-2018