Нелинейное алгебраическое оценивание параметров машины двойного питания по кривым затухания тока ротора
Аннотация. В настоящее время в ветроэнергетических установках применяются машины двойного питания с воздействием на цепь ротора с помощью преобразователя частоты для регулирования энергии скольжения, что позволяет получать стабильное напряжение по амплитуде и частоте согласованное с сетью переменного тока. Для корректной работы векторной системы управления преобразователя частоты работающего на роторную цепь машины двойного питания необходимо максимально точно определить параметры схемы замещения со стороны ротора. Целью является разработка метода предварительной идентификации параметров машины двойного пита-ния на основе анализа кривых затухания токов ротора с применением метода Ньютона. В ходе апробирования результатов на реальной установке были получены численные оценки параметров схемы замещения машины двойного питания с неподвижным короткозамкнутым ротором, а также интегральные погрешности расхождения между экспериментальной кривой затухания тока ротора машины двойного питания и откликом настроенной ре-грессионной модели. Практически на всех участке кривых интегральная погрешность не превышают 4%, что до-пустимо в инженерной практике.
Ключевые слова: машина двойного питания, асинхронная машина, схема замещения, предварительная иденти-фикация параметров, ветроэнергетическая станция, метод Ньютона.
Содержание не найдено
ЛИТЕРАТУРА
1. Renewable Energ. Global renewable energy consumption. https://ourworldindata.org/renewable-energy, 2019 (дата обращения 17.05.2022).
2. G. Prakash, H. Anuta. Future of Wind: Deployment, investment, technology, grid integration and socio-economic aspects, International Renewable Energy Agency. Masdar City - Abu Dhabi, United Arab Emirates, 2019. 86 p.
3. IRENA (2022), NDCs and renewable energy targets in 2021: Are we on the right path to a climate-safe future? International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi, 2022. 46 p.
4. IEA Wind TCP 2018 Annual Report. https://community.ieawind.org/publications/ar, 2019 (17.05.2022).
5. Chen, Z., Guerrero, J. M., Blaabjerg, F. A. Review of the State of the Art of Power Electronics for Wind Turbines // IEEE Transactions on Power Electronics. 2009. Vol. 24. Iss. 8. P. 1859-1875. DOI: 10.1109/TPEL.2009.2017082
6. Geng H, Xu D. Stability analysis and improvements for variable-speed multipole permanent magnet synchro-nous generator-based wind energy conversion system // IEEE Trans Sustain Energy. 2011. Vol. 2. Iss.4. P. 459–467. DOI: 10.1109/TSTE.2011.2146285
7. Md M. Hossain, Mohd. H. Ali. Future research directions for the wind turbine generator system // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. Vol. 49. P. 481-489. DOI: 10.1016/j.rser.2015.04.126
8. M.O. L. Hansen, H. A. Madsen. Review Paper on Wind Turbine Aerodynamics // Journal of Fluids Engineering. 2011. Vol. 133. Iss.11. № 114001. DOI: 10.1115/1.4005031
9. H. Jenkal, B. Bossoufi, A. Boulezhar, A. Lilane, S. Hariss. Vector control of a Doubly Fed Induction Generator wind turbine // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 30. Iss.4. P. 976-980. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.04.360
10. M. Abolvafaei, S.Ganjefar. Maximum power extraction from fractional order doubly fed induction generator based wind turbines using homotopy singular perturbation method // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2020. Vol. 119. № 105889. DOI: 10.1016/j.ijepes.2020.105889
11. Dinh-Chung Phan, S. Yamamoto. Rotor speed control of doubly fed induction generator wind turbines using adaptive maximum power point tracking // Energy. 2016. Vol. 111. P. 377-388. DOI: 10.1016/j.energy.2016.05.077
12. S. Soued, H. S. Ramadan, M. Becherif. Effect of Doubly Fed Induction Generator on Transient Stability Analy-sis under Fault Conditions // Energy Procedia. 2019. Vol. 162. P. 315-324. DOI: 10.1016/j.egypro.2019.04.033
13. S. Ademi, M. Jovanović. A novel sensorless speed controller design for doubly-fed reluctance wind turbine generators // Energy Conversion and Management. 2016. Vol. 120. P. 229-237. DOI: 10.1016/j.enconman.2016.04.084
14. M. Jovanović, H. Chaal. Wind power applications of doubly-fed reluctance generators with parameter-free hysteresis control // Energy Conversion and Management. 2017. Vol. 134. P. 399-409. DOI: 10.1016/j.enconman.2016.10.064
15. R. Tapia, A. Medina. Doubly-fed wind turbine generator control: A bond graph approach // Simulation Model-ling Practice and Theory. 2105. Vol. 53. P. 149-166. DOI: 10.1016/j.simpat.2015.02.005
16. N. E. Karakasis, C. A. Mademlis. High efficiency control strategy in a wind energy conversion system with doubly fed induction generator // Renewable Energy. 2018. Vol. 125. P. 974-984. DOI: 10.1016/j.renene.2018.03.020
17. C. M. Rocha-Osorio, J. S. Solís-Chaves, L. L. Rodrigues, J. L. Azcue Puma, A. J. Sguarezi Filho. Deadbeat–fuzzy controller for the power control of a Doubly Fed Induction Generator based wind power system // ISA Transactions. 2019. Vol. 88. P. 258-267. DOI: 10.1016/j.isatra.2018.11.038
18. H. Habibi, I. Howard, S. Simani. Reliability improvement of wind turbine power generation using model-based fault detection and fault tolerant control: A review // Renewable Energy. 2019. Vol. 135. P. 877-896. DOI: 10.1016/j.renene.2018.12.066
19. Y. Liu, Z. Xu, L. Hua, X. Zhao. Analysis of energy characteristic and working performance of novel controllable hydraulic accumulator with simulation and experimental methods // Energy Conversion and Management. 2020. Vol. 221. № 113196. DOI: 10.1016/j.enconman.2020.113196
20. Z. Xu, Y. Liu, L. Hua, X. Zhao, X. Wang. Energy improvement of fineblanking press by valve-pump combined controlled hydraulic system with multiple accumulators // Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 257. № 120505. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.120505
21. W. Latas, J. Stojek. A new type of hydrokinetic accumulator and its simulation in hydraulic lift with energy re-covery system // Energy. 2018. Vol. 153. P. 836-848. DOI: 10.1016/j.energy.2018.04.040
22. C. Y. Justin, A. P. Payan, S. I. Briceno, B. J. German, D. N. Mavris. Power optimized battery swap and recharge strategies for electric aircraft operations // Transportation Research Part C: Emerging Technologies. 2020. Vol. 115. № 102605. DOI: 10.1016/j.trc.2020.02.027
23. Y. Li, P. Zuo, N. Zhang, X. Yin, R. Li, M. He, H. Huo, Y. Ma, C. Du, Y. Z. Gao, G. Yin. Improving electrochemical performance of rechargeable magnesium batteries with conditioning-free Mg-Cl complex electrolyte // Chemical Engi-neering Journal. 2021. Vol. 403. № 126398. DOI: 10.1016/j.cej.2020.126398
24. L. Shen, Q. Cheng, Y. Cheng, L. Wei, Y. Wang. Hierarchical control of DC micro-grid for photovoltaic EV charging station based on flywheel and battery energy storage system // Electric Power Systems Research. 2020. Vol. 179. № 106079. DOI: 10.1016/j.epsr.2019.106079
25. J. Kondoh
Для корректного снятия кривой затухания тока в базовой обмотке (рис. 4) необходимо на этапе накачки тока (рис. 3) предварительно добиться гарантированного затухания токов в закороченных обмотках статора. Этого можно добиться двумя способами. Первый способ заключается в том, чтобы, не применяя ШИМ модуляцию, дождаться окончания переходного процесса, когда свободная составляющая тока в базовой обмотке полностью затухнет. Данный метод, однако, требует подачи на вход ПЧ пониженного, независимого от сети, напряжения. Второй способ, представленный на рисунке 3, заключается в принудительной накачке током базовой обмотки до заданного уровня и поддержания этого уровня с помощью электронных ключей как минимум несколько периодов ШИМ. При этом в закороченных статорных обмотках при достаточно высокой частоте ШИМ с приемлемой точностью ожидается гарантированное затухание тока. Приведенные ниже выкладки пригодны как для реализации первого, так и для реализации второго способа накачки током обмоток ротора МДП.
На основании преобразования Лапласа [56] и теоремы о дифференцировании оригинала [57] прямое преобра