1. ELARTU — Інституційний репозитарій ТНТУ імені Івана Пулюя
  2. Роботи студентів
  3. Магістр
  4. 141 — електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/43079
Назва: Проектування мікромережі постійного струму малопотужної вітрової турбіни для живлення побутових споживачів
Інші назви: Design of DC microgrid of a low-power wind turbine for powering domestic consumers
Автори: Беднаровський, Андрій Сергійович
Bednarovskyi, Andrii
Бібліографічний опис: Беднаровський А. С. Проектування мікромережі постійного струму малопотужної вітрової турбіни для живлення побутових споживачів: кваліфікаційна робота на здобуття освітнього ступеня магістр за спеціальністю „141 — електроенергетика, електротехніка та електромеханіка“ / А. С. Беднаровський. — Тернопіль: ТНТУ, 2023. — 89 с.
Дата публікації: гру-2023
Дата внесення: 26-гру-2023
Видавництво: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
Країна (код): UA
Місце видання, проведення: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
Науковий керівник: Тарасенко, Микола Григорович
Tarasenko, Mykola
УДК: 621.3
Теми: 141
електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
мережі постійного струму
вітрова енергетика
електропостачання
DC networks
wind power
electricity supply
Кількість сторінок: 89
Короткий огляд (реферат): У роботі розроблено проект та проведено моделюванню мікромережі постійного струму на основі вітрової турбіни для електропостачання побутового навантаження у разі дефіциту або перебоїв в електропостачанні. Розроблена система включає з невелику вітрову турбіну. Електроенергія вітрової турбіни випрямляється діодним випрямлячем. На вихід випрямляча підключено електролітичний конденсатор для стабілізації напруги. Після нього підвищувальний перетворювач формує постійну напругу 230 В і живить навантаження постійного струму, яке підключене до його вихідних клем. З метою отримання максимальної потужності від вітрової турбіни необхідно реалізовано керування вихідною напругою підвищувального перетворювача з використанням скорегованого алгоритму P&O MPPT. Цей алгоритм здійснює швидке відстеження точки максимальної потужності та підтримання стабільної напруги на виході незалежно від зміни швидкості вітру.
In this paper, a design and simulation of a DC microgrid based on a wind turbine for power supply of a household load in the event of a shortage or interruption in power supply is developed. The developed system includes a small wind turbine. The electricity from the wind turbine is rectified by a diode rectifier. The output of the rectifier is connected to an electrolytic capacitor to stabilise the voltage. After that, a step-up converter generates a constant voltage of 230 V and supplies a DC load connected to its output terminals. In order to get the maximum power from the wind turbine, it is necessary to control the output voltage of the step-up converter using the adjusted P&O MPPT algorithm. This algorithm provides fast tracking of the maximum power point and maintains a stable output voltage regardless of changes in wind speed.
Опис: Проведено огляд роботи мікромереж постійного струму в автономному режимі, а також малих вітрових турбін, включаючи їх компоненти та поточний ринок. Виконано огляд підходів до керування потужністю вітрових турбін та алгоритми відстеження точки максимальної потужності. Проведено коротке дослідження автономної малої вітрової турбіни в мікромережах постійного струму, в тому числі вибір місця, технології, топології силових електронних перетворювачів та методи визначення точки максимальної потужності. Розроблено модель мікромережі постійного струму малої вітротурбіни і описано профіль навантаження, модель аеродинаміки вітру, модель компонент мікромережі, такі як синхронний генератор з постійними магнітами, повномостовий діодний випрямляч і підвищувальний перетворювач постійного струму в постійний. Для перевірки ефективності розробленої системи розроблена модель мікромережі постійного струму малої вітрової турбіни в MATLAB Simulink. Загальні результати показали хорошу продуктивність системи.
Зміст: ВСТУП 6 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ 9 1.1 Мікромережі постійного струму 9 1.2 Робота мікромереж постійного струму в ізольованому режимі 12 1.3 Малі вітрові турбін 13 1.4 Компоненти малих вітрових турбін 17 1.5 Висновки до розділу 23 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 2.1 Особливості генерування електроенергії в мікромережі постійного струму 24 2.2 Автономна ВЕУ в мікромережах постійного струму 25 2.3 Вибір місця для розміщення МВТ 26 2.4 Технології МВТ 27 2.5 Характеристики МВТ 29 2.6 Малі вітрогенератори зі змінною швидкістю 31 2.7 Синхронний генератор з постійними магнітами (СГПМ) 33 2.8 Перетворювачі потужності для МВТ 35 2.10 Підвищувальний перетворювач постійного струму 37 2.12 Мікромережа постійного струму на основі МВТ з керуванням P&O MPPT 39 2.13 Реалізація MPPT для підвищувального перетворювача постійного струму 41 2.14 Висновки до розділу 43 3 РОЗРАХУНКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ 44 3.1 Опис мікромережі 44 3.2 Профіль навантаження 45 3.3 Розробка моделі 46 3.3.1 Аеродинамічне моделювання вітрової турбіни 46 3.3.2 Моделювання СГПМ 49 3.3.3 Динамічна модель ПМСГ 49 3.4 Моделювання силової електроніки 51 3.4.1 Моделювання перетворювача змінного струму в постійний 51 3.4.2 Підвищувальний перетворювач постійного струму в постійний 52 3.4.2.1 Конструктивні особливості 52 3.4.2.2 Залежність між напругою і струмом 53 3.4.3 Пульсації напруги 57 3.5 Керування підвищувальним перетворювачем для отримання максимальної потужності 58 3.6 Стратегія керування методом збурення та спостереження 59 3.7 Загальний опис блок-схеми вітроенергетичної системи 64 3.7.1 Модель малої вітрової турбіни 66 3.7.2 Модель електричної системи 66 3.7.3 Імітаційна модель керування 66 3.8 Результати моделювання 67 3.8.1 Результати роботи вітрової турбіни 67 3.8.2 Результати моделювання МВТ 69 3.8.3 Аналіз результатів роботи підвищувального перетворювача постійного струму 72 3.9 Висновки до розділу 77 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 4.1 Вплив шуму на організм людини та розробка заходів щодо його зниженню до допустимих величин 79 4.2 Особливості електротравматизму, електричний струм як чинник небезпеки 80 4.3 Цивільний захист на об'єкті енергетики 82 4.4 Організація оповіщення персоналу об’єктів та населення про НС техно-генного і природного характеру 83 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 85 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 86
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/43079
Власник авторського права: © Беднаровський А.С., 2023
Перелік літератури: 1. Беднаровський А. С. Відновлювальні джерела енергії як шлях для надійного електропостачання // А. С. Беднаровський; Р. В. Волошин; О. Р. Фарина; О. Р. Джигринюк / Актуальні задачі сучасних технологій : зб. тез доповідей ХІІ міжнар. наук.-практ. конф. Молодих учених та студентів, (Тернопіль, 6-7 грудня 2023) / М-во освіти і науки України, Терн. націон. техн. ун-т ім. І. Пулюя [та ін.]. – Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2023. – С. 164.
2. Левчук П. П. Зарядка електричних транспортних засобів на основі безпровідної передачі енергії / П. П. Левчук, В. П. Коваль // Збірник тез доповідей ІX Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених та студентів „Актуальні задачі сучасних технологій―, 25-26 листопада 2020 року. — Т. : ТНТУ, 2020. — Том 2. — С. 117. — (Електротехніка та енергозбереження).
3. Kumar, J., Agarwal, A., & Agarwal, V. (2019). A review on overall control of DC microgrids. Journal of energy storage, 21, 113-138.
4. Bohdan Orobchuk, Ivan Sysak, Oleh Buniak, Serhii Babiuk, Vadym Koval (2023) Development of the reactive power compensation laboratory bench and its integration into the training simulator of dispatch control system. The 3rd International Workshop on Information Technologies: Theoretical and Applied Problems 2023 (ITTAP 2023).
5. Коваль В. П. Підвищення ефективності використання вітрового потоку у вітрових енергоустановках / В. П. Коваль // Матеріали Міжнародної науково технічної конференції „Фундаментальні та прикладні 75 проблеми сучасних технологій― до 60-річчя з дня заснування Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя та 175-річчя з дня народження Івана Пулюя, 14-15 травня 2020 року. — Т. : ТНТУ, 2020. — С. 204.
6. Vadym Koval, Serhii Martsenko, Myroslav Zin (2023). Designing and Implementing Intelligent Lighting Control System. The 1st International Workshop on Computer Information Technologies in Industry 4.0 (CITI 2023). Ternopil, Ukraine, June 14-16, Vol. 3468, Pages 241-249.
7. Керея Ю.Б. Роль системи накопичення енергії у електроенергетичній системі //Ю.Б.Керея, В.П.Коваль /Актуальні задачі сучасних технологій : зб. тез доповідей ХІ міжнар. наук.-практ. конф. Молодих учених та студентів, (Тернопіль, 7–8 груд. 2022.) / М-во освіти і науки України, Терн. націон.техн. ун-т ім. І. Пулюя [та ін.]. – Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2022. – С. 68.
8. Коваль В. П. Суміщене електропостачання від поновлювальних джерел енергії / Вадим Коваль // Матеріали Ⅳ Міжнародної науково-технічної конференції „Теоретичні та прикладні аспекти радіотехніки, приладобудування і компʼютерних технологій― присвячена 80-ти річчю з дня народження професора Я.І. Проця, 20-21 червня 2019 року. — Т. : ФОП Паляниця В. А., 2019. — С. 294.
9. Філюк Я. О. Світлотехнічні установки з автономним живленням на основі сонячних батарей з акумулюючими елементами / Філюк Я. О., Андрійчук В. А., Коваль В. П. // Матеріали міжнародної науково-практичної конференції „Сучасні особливості формування і управління інноваційним потенціалом регіонального розвитку туризму та рекреації із залученням молодіжного ресурсу―, 15-17 жовтня 2015 року — Т. : ТНТУ, 2015 — С. 185- 186.
10. Рудик А. І. Енергоефективність двороторної вітроенергетичної установки / А. І. Рудик, В. П. Коваль // ⅩⅠ Міжнародна науково-практична конференція молодих учених та студентів „Актуальні задачі сучасних технологій―, 7-8 грудня 2022 року. — Т. : ТНТУ, 2022. — С. 70. — (Електротехніка та енергозбереження).
11. Kishore, R. A., Coudron, T., & Priya, S. (2013). Small-scale wind energy portable turbine (SWEPT). Journal of wind engineering and industrial aerodynamics, 116, 21-31.
12. Wu, B., Lang, Y., Zargari, N., & Kouro, S. (2011). Power conversion and control of wind energy systems (Vol. 76). John Wiley & Sons.
13. El Chaar, L., Lamont, L. A., & Elzein, N. (2011, July). Wind energy technology—Industrial update. In 2011 IEEE Power and Energy Society General Meeting (pp. 1-5). IEEE.
14. Nayar, C., Dehbonei, H., & Chang, L. (2005, September). A low cost power electronic interface for small scale wind generators in single phase distributed power generation system. In Australasian Universities Power Engineering Conference (AUPEC) (pp. 25-28).
15. Енергоощадна інтелектуальна система керування механічною системою / Богдан Оробчук, Іван Сисак, Ярослав Осадца, Вадим Коваль, Сергій Бабюк // МММТЕС, 22-23 листопада 2022 року. — Т. : ФОП Паляниця В. А., 2022. — С. 128–130. — (Прикладні застосування механіки в задачах енергозбереження).
16. Rosato, M. A. (2018). Small wind turbines for electricity and irrigation: design and construction. CRC Press.
17. Rakesh, N., Nitya, A., & Ram, G. (2014, July). Modelling and simulation of the wind energy electric conversion system to extract the maximum power from the wind using matlab. In 2014 Annual International Conference on Emerging Research Areas: Magnetics, Machines and Drives (AICERA/iCMMD) (pp. 1-6). IEEE.
18. Haque, M. E., Muttaqi, K. M., & Negnevitsky, M. (2008). A control strategy for output maximisation of a СГПМ-based variable-speed wind turbine. Australian Journal of Electrical and Electronics Engineering, 5(3), 263-270.
19. Ayodele, T. R., Ogunjuyigbe, A. S. O., & Adetokun, B. B. (2017). Optimal capacitance selection for a wind-driven self-excited reluctance generator under varying wind speed and load conditions. Applied Energy, 190, 339-353.
20. Daili, Y., Gaubert, J.P. & Rahmani, L. (2015). Implementation of a new maximum power point tracking control strategy for small wind energy conversion systems without mechanical sensors. Energy Conversion and Management, 97: 298– 306.
21. John, A.R. & Divya, N.A. 2016. Performance Comparison of Grid Integrated Micro Wind System with Diode Rectifier and Active Rectifier. : 2370– 2375.
22. Ayodele, T.R., Ogunjuyigbe, A.S.O. & Adetokun, B.B. 2017. Optimal capacitance selection for a wind-driven self-excited reluctance generator under varying wind speed and load conditions. Applied Energy, 190: 339–353.
23. Matayoshi, H., Howlader, A.M., Datta, M. & Senjyu, T. 2018. Control strategy of СГПМ based wind energy conversion system under strong wind conditions. Energy for Sustainable Development, 45: 211–218.
24. Fan, S., Lim, T., Zhang, H. & Finney, S. 2011. Design and control of wind energy conversion system based on resonant DC/DC converter. Generation (RPG 2011).
25. Жидецький В.Ц. Основи охорони праці. Підручник/ В.Ц.Жидецький, В.С Джигирей, О.В.Мельников. – Вид. 5-те, доповнене. – Львів: Афіша, 2000. – 350 с.
26. Стеблюк М.І. Цивільна оборона та цивільний захист: Підручник. – 2-ге вид., перероб. Затверджено МОН / М.І. Стеблюк.– К., 2010. – 487 с.
27. Техноекологія та цивільна безпека. Частина «цивільна безпека»/ автор-укладач В.С. Стручок– Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., – 156 с.
Тип вмісту: Master Thesis
Розташовується у зібраннях:141 — електроенергетика, електротехніка та електромеханіка

Файли цього матеріалу:
Файл Опис РозмірФормат 
Avtorska_Беднаровський А.С..docАвторська довідка_Беднаровський А.С.82 kBMicrosoft WordПереглянути/відкрити
Беднаровський А.С._робота.pdfКваліфікаційна робота магістра_Беднаровський А.С.2,45 MBAdobe PDFПереглянути/відкрити
Показати повний опис матеріалу Перегляд статистики


Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.

Інструменти адміністратора