Олейников Александр Михайлович - доктор технических наук, профессор, зав. лабораторией эко энергетики Института природно-технических систем, Лауреат Госпремии Украины в области науки и техники, член диссертационного совета ДС 215.059.01.
Ул. Ленина, 28, Севастополь, 299011 тел/факс: +7(8692) 54-44-10
Oleynikov Aleksander Michaylovich - doctor of technical science, professor, head of Department. Eco energy laboratory of the Institute of natural and technical systems, winner Gos. Prize of Ukraine in science and technology, a member of the dissertation Council BO 215.059.01.
St. Lenin, 28, Sevastopol, 299011 tel / fax: +7 (8692) 54-44-10
Канов Лев Николаевич - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры судового электрооборудования.
Ул. Университетская, 33, Севастополь, 299053, тел/факс +7 (8692) 43-50-02
Kanov Lev Nikolaevich - candidate of technical sciences, associate professor, associate professor of marine electrical equipment.
St. Lenin, 28, Sevastopol, 299011 tel / fax: +7 (8692) 54-44-10
Рассмотрены физические взаимодействия и математическая модель гибридной электростанции, содержащая многомашинную ветроустановку с двумя группами разнотипных генераторов, и типичную солнечную электроустановку, а в качестве резервных источников использованы синхронный дизель-генератор и аккумуляторная батарея, при этом все источники через выпрямители работают на общую шину постоянного тока с подсоединенной к ней нагрузкой, которая, в свою очередь, включает параллельно соединенные полезную переменную нагрузку и балластную нагрузку для сброса излишков мощности. Математическое описание электростанции представлено рядом уравнений электрического и механического равновесия, соотношений для расчета токов, для оптимальной скорости вращения ветроколеса.
В описании синхронных генераторов, построенном на уравнениях Парка-Горева, не учитываются демпфирующие контуры, электромагнитная динамика обмоток возбуждения машин и насыщение магнитных цепей, и в то же время отдельным уравнением учитывается угол рассогласования между осями ветрогенераторов и резервного дизель-генератора. Упрощенная модель аккумуляторной батареи в рабочем режиме представляет последовательное соединение внутреннего сопротивления и источника напряжения, а протекающий через батарею ток характеризует скорость изменения ее заряда. Уравнения механического равновесия учитывают вращающий момент ветроколеса и тормозные электромагнитные моменты генераторов ВЭУ. Так как напряжения генераторов подаются на шину постоянного тока через выпрямители, то ставится задача не столько стабилизации скорости вращения ветроколеса, сколько поддержание его работы с максимальной выходной мощностью при изменении скорости.
На результатах моделирования, реализованного в среде MathCad показано, что построенная математическая модель в целом вполне адекватно отражает процессы ее рабочего режима и физические взаимодействия основных элементов - источников и потребителей электроэнергии в условиях нестабильных ветровых потоков и уровня солнечной освещенности, а также при изменении нагрузки.
Physical interactions and mathematical model of the hybrid power plant are considered. It contains a multimachine wind plant with two groups of different type’s generators and a typical solar electrical installation which are considered here and as the reserve sources a synchronous diesel generator and the accumulator battery are used. This way all sources, through straighteners, are working for direct current common bus bar with the load connected to it which, in its turn, switches on connected in parallel payload variable and the ballast load to relieve excess power. Mathematical description of the power plant is represented by a number of equations of electrical and mechanical equilibrium, ratios for calculating the current - for the optimal wind turbine rotation speed.
In the description of synchronous generators done according to the Park-Gorev's the damping contours, the electromagnetic dynamics of the winding swaying of the machines and the saturation of magnetic circuits are not taken into account. At the same time the individual equation takes into account the angle of the difference between the axis of wind turbines and the reserve generator. The simplified battery model in working mode represents the series connection of internal resistance and the voltage source and current flowing through the battery characterizes the speed of its charge changing. Mechanical equilibrium equations take into account the torque of the wind wheel and the brake electromagnetic moments of the VEU generators. As the generators voltage is served to the DC bus through the straighteners, the task is mainly not to stabilize the wind turbine rotation speed but to maintain its operation with maximum output power while speed changing.
According to the modeling results of the simulation implemented in the Mathcad environment it is shown that the constructed mathematical model as a whole really reflects the processes of its working mode and the physical interactions of the main elements - sources and consumers of electricity in case of variable wind streams, sunlight level and load changing.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.