Система управления ветроэнергетической установкой с горизонтальной осью вращения

1 ВВЕДЕНИЕ 7
2 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ВЭУ 12
2.1 Постановка задачи 12
2.2 Устройство вэу, основные части, их назначение 13
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЭУ 16
3.1 Ротор ветроэнергетической установки 16
3.2 Система управления частотой вращения ротора 19
3.3 Генератор 22
3.4 Анемометр 24
4 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В
ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ 31
4.1 Построение модели ошибки и компенсатора с помощью регрессионного
анализа 31
4.2 Построение модели компенсатора с помощью нейронных сетей 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 57

Купить

Энергетика - область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов. Её целью является обеспечение производства энергии путём преобразования первичной, природной энергии во вторичную, например,
в электрическую или тепловую энергию.
Частным видом энергетики является электроэнергетика, то есть та деятельность, которая обеспечивала бы преобразование природной энергии в электрическую энергию.
Электроэнергетика делится на несколько разделов:
1) Т епловая энергетика
2) Гидроэнергетика
3) Ядерная энергетика
4) Альтернативная энергетика
Большую часть последней занимает ветроэнергетика. Ветроэнергетика в России берет свое начало еще в 20-х годах прошлого века среди сельского хозяйства. С помощью одной такой установки можно было снабжать электричеством около 150-200 дворов или приводить в движение мельницу.
История использования человеком энергии ветра относится к глубокой древности, и первые упоминания об этом появляются уже примерно за тысячу лет до нашей эры. 2500 лет назад в Египте уже применялись паруса и ветряные мельницы [38]. Вплоть до XIX века нашей эры ветряная мельница и парус, наряду с водяным колесом, были единственными двигателями, используемыми человеком в его жизнедеятельности.
Страны, прилегающие к морям, развивали плавучие средства, увеличивали их размеры, грузоподъемность, плавучесть, от весла перешли к парусу, который стал основным двигателем морских плавучих средств. Парус настолько былусовершенствован, что все военно-морские флоты морских держав были оснащены парусами, с помощью их совершались морские походы, сражения и дальние плавания, которые нередко заканчивались открытием неведомых Европе стран и материков.
С появлением первого парового двигателя и применения его на морских и речных судах, парус быстро утратил свое значение в военно-морском и коммерческом флотах.
Аналогичным образом развивалась ветряная мельница, которая появилась в Европе в начале XII века, сначала в Испании, потом в Германии [2]. Неподалеку от Потсдама сохранился остов деревянной ветряной мельницы, которой насчитывается 600 лет. Его хранят как историческую ценность и свидетеля той эпохи, когда ветер впервые в Европе вращал громадные деревянные крылья, чтобы жернова растирали пшеничное зерно в муку. Особенно быстро внедрялась ветряная мельница в степных зонах, где мало рек, на которых в ту пору работали водяные мельницы с деревянными колесами. У ветряных мельниц Египта ветряное колесо устанавливалось с одной стороны, откуда чаще дует ветер, остов мельницы был неподвижен [23]. В Европе ветряная мельница получила усовершенствование, начали поворачивать весь остов мельницы, чтобы поставить ветряное колесо на ветер [45].
С ростом мощности росли размеры ветряного колеса и жерновов, сооружение мельницы стало громоздким и настолько тяжелым, что приспособление, которым поворачивалась козловая мельница, затрудняло поворот всего корпуса мельницы одним человеком, который управлял работой. Примерно в начале XVII века ветряная мельница в Европе получила новое усовершенствование: стали поворачивать только верхнюю часть конструкции — шатер, в котором размещалась зубчато-цепная передача, главный вал с ветроколесом, поворотным кругом и водилом, опущенным на землю для поворота шатра[13]. Такая мельница была названа шатровой. Конструкция шатровой мельницы быстро завоевала монополию среди других конструкций ветряных мельниц благодаря большому диаметру ветряного колеса и увеличению мощности. По всей Европе и в России широко была распространена шатровая ветряная мельница[16]. В конце XIX века в России сооружались шатровые мельницы с диаметром колеса 24 м, которые обеспечивали качественный помол зерна двумя жерновами с высокой производительностью. [27] С 1956 года по 1958 год Центральная научно-исследовательская лаборатория по ветроэнергетике разработала и соорудила в Целиноградской области многоагрегатную ветроэлектростанцию (ВЭС) мощностью в 400 кВт, в состав которой входило 12 ветродвигателей мощностью по 42 кВт каждый с диаметром ветроколес по 18 м [60, 14]. Ветроэлектростанция имела дизельный резерв равной мощности. Многоагрегатная ВЭС в мировой практике была создана впервые, а результаты семилетней опытной эксплуатации убедительно доказали, что такого типа ВЭС можно строить на большие мощности, которые в зонах со среднегодовой скоростью ветра от 5 м/с и более смогут обеспечить электроэнергией целые районы.
С 1965 года по 1976 год проводились работы по созданию унифицированного ряда горизонтально-осевых ветроэнергетических агрегатов мощностью от 1 до 100 кВт для производства электроэнергии в зонах, удаленных от промышленных энергосистем и в труднодоступных районах, с диаметром ветроколес 6, 12, 18 и 24 метра[46]. За последние десятилетия во многих странах велась поисковая работа в направлении создания ветроэнергетических установок мощностью в несколько мегаватт для использования их в мощных ветроэнергетических системах, подсоединяемых к государственным энергосистемам, особенно успешно — в ФРГ, Дании, США, Англии, Франции и Японии. В этих странах в разработках ветроэнергетического оборудования принимают участие крупные фирмы энергетической, авиационной и машиностроительной промышленности. Из года в год увеличивается объем работ по ветроэнергетике и возрастает их финансирование.[52]
Современный уровень промышленности позволяет создавать мощные ветроэнергетические агрегаты, а на их основе — ветроэнергетические системы мощностью в несколько десятков миллионов киловатт. Современный уровень техники, технологии и машиностроения вполне могут обеспечить создание ветроэнергетических систем, которые смогут обеспечить энергоснабжение равномерно по всем странам основных континентов. Установившийся на планете геофизический процесс подтверждает возможность создания межконтинентальной
ветроэнергетической системы. Опыт использования энергии ветра всеми странами убеждает в том, что эту энергию можно использовать для получения электроэнергии в таком количестве, которое может обеспечить все отрасли промышленности, транспорта и сельского хозяйства.
В современности, ветроэнергетика занимает крупную долю электроэнергетики в таких странах как Китай, США, Франция, Швеция, Мексика, Канада, Великобритания. [53] В 2018 году большой рост показала морская ветроэнергетика.

Рисунок 1.2 - график количества публикаций

На рисунке 1.2 показана зависимость количества публикаций от года. По этой зависимости видно, что существует стойкий научный интерес к ветроэнергетическим установкам с 2012 года.
Купить