Egy szélerőmű villamosenergia-termelésének szimulációja

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Kiss Péter
Villamos Energetika Tanszék

A 21. Század kezdetén a növekvő energiaigény következtében készleteink kimerülőben vannak, míg a környezetszennyezés mértékre egyre nő. Ennek köszönhetően a megújuló energiaforrások egyre népszerűbbé váltak, így többek között a szélenergia is. A diplomaterv ismerteti, hogyan juthatunk energiához a szélből, majd megvizsgálja, hogy a kinyert mennyiséget hogyan lehetne tovább növelni.

A teljesítmény növelésének egy módszereként szabályozhatjuk a generátor frekvenciáját, hogy az ily módon jobban hasznosítsa a változó szélsebességből származó mechanikai teljesítményt. A Portunus szoftver szimulációs környezetében építjük meg a modellt, mely végrehajtja a szabályozást. Elsőként az aszinkron generátor helyettesítő kapcsolását hoztuk létre, melyet összehasonlítunk a program saját, erre a célra kifejlesztett generátorával. Ezután megépítjük a szélturbinát, melyet beillesztünk a rendszerbe az inverterekkel együtt. Az áram-és feszültségszabályozott inverter segítségével háromfázisú csatlakozást létesítünk, melyen át a termelt teljesítmény a hálózatra adható. A minél optimálisabb teljesítménytermelés teljesítménykövető algoritmus segítségével, ISZM moduláción keresztül történik.

Végeredményként látható lesz, hogy különböző feltételek mellett más és más frekvencia a legmegfelelőbb. A megépített, matematikai logikákon alapuló szabályozó igyekszik ezeket mind figyelembe venni. Ily módon kisebb frekvencián való üzemelés az optimálisabb, ha a szélsebesség 5 m/s-nál kisebb, míg nagyobb szélsebességnél nagyobb frekvencián célszerű működtetni a generátort. Figyelembe kell venni többek között azt is, hogy 20 m/s feletti szélsebességnél nem biztonságos a működtetés, 25 m/s fölé pedig egyáltalán nem szabad menni, a generátort le kell állítani. Emellett a generátor 11 kW-ot jelentősen meghaladó teljesítményű működtetése a gép élettartamát csökkentené, illetve tönkremeneteléhez vezetne, így egy körülbelül 12 kW-os limitet is figyelembe kell venni az algoritmus tervezésénél.

Fontos tapasztalat a Portunus program használatával kapcsolatban, hogy a háromfázisú hálózatra kapcsolt modellben nem valósítható meg a frekvenciaszabályozás a különböző futtatási paraméterek (idő, lépésköz…stb.) miatt. Természetesen a valóságban ez a probléma nem jelentkezne, a két modell integrációja mikrokontroller beépítésével megvalósítható.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.