Optimum Control of Wind Power Installation

Abstract

Решена задача по разработке принципа эффективного автоматизированного управления ветроэлектрической установкой, направленная на повышение стабильности частоты вращения ротора ветроколеса и уменьшение динамических нагрузок на основные элементы конструкции, что способствует улучшению показателей надежности электроснабжения основного управления в условиях неполной информации о характеристиках метеорологических и электроэнергетических условий, существенно изменяющихся во времени. Предложен метод управления процессом производства электроэнергии путем формирования угловой скорости ротора ветроколеса и угла положения лопасти на основе упреждения изменений скорости ветра и величины потребляемой электроэнергии, на малых промежутках времени (среднеквадратическая ошибка математического ожидания метеопараметра не превышает 4 %). Определение интервала времени, в течение которого осуществляется осреднение измеренных значений, производится с помощью учета хронологии характера изменения внешней среды, чтобы минимизировать время контроля выходных управляемых параметров, что дает возможность повысить стабильность частоты вращения ротора ветротурбины за счет уменьшения продолжительности переходного процесса в среднем в два раза. Рассмотрен принцип формирования комбинированного управления за счет согласованного взаимодействия со стороны основного и предложенного методов принятия управляющих решений на основе разграничения времени доступа к устройству изменения положения лопастей, который реализуется на каждом шаге в соответствии с алгоритмом выработки управляющих воздействий в зависимости от характера изменения внешних возмущающих воздействий. В качестве исходных данных для работы алгоритма выступают расчетные значения угловой скорости ротора ветроколеса на прогнозируемом отрезке времени, величина отклонения расчетного значения угловой скорости от номинального и знак отклонения. Если угловая скорость изменяется в большую сторону и при этом ее отклонение превосходит допустимое значение, то управляющие решения принимаются со стороны предложенного метода управления, в противном случае решения по выработке управляющих воздействий принимаются со стороны основного управления процессом поддержания номинального значения скорости вращения ветроколеса.