alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2016.23-24.034-041alternative-912Research ArticleII. ВЕТРОЭНЕРГЕТИКАII. WIND ENERGYГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ АВТОНОМНЫХ ОБЪЕКТОВGENERATOR FOR AUTONOMOUS OBJECTSВиноградовК. М.VinogradovK. M.

канд. тех. наук, доцент кафедры «Автоматизированный электропривод»

Ph.D. (engineering), Associate Professor of “Automatic Electric Drive” Dept.

denis_vk@inbox.ruКоробатовД. В.KorobatovD. V.

канд. тех. наук, доцент кафедры «Электрические станции, сети и системы»

Ph.D. (engineering), Associate Professor of “Electric Stations, Grids and Systems” Dept.

denis_vk@inbox.ruЖуравлёвА. М.ZhuravlevA. M.

аспирант кафедры «Автоматизированный электропривод»

postgraduate of “Automatic Electric Drive” Dept.

zhuravlevam@susu.ruСавостеенкоН. В.SavosteenkoN. V.

магистрант кафедры «Автоматизированный электропривод»

Master's Degree Student of “Automatic Electric Drive” Dept.

nikita.epa@gmail.comБухановС. С.BuhanovS. S.

магистрант кафедры «Ав-томатизированный электропривод»

Master's Degree Student of “Automatic Electric Drive” Dept.

nikita.epa@gmail.comИмановаА. А.ImanovaA. A.

магистрант кафедры «Автоматизированный электропривод»

Master's Degree Student of “Automatic Electric Drive” Dept

nikita.epa@gmail.comЮжно-Уральский государственный университет д. 76, пр. Ленина, г. ЧелябинскРоссияSouth-Ural State University 76 Lenin str., Chelyabinsk, 454080, RussiaRussian Federation201623122016023-243441Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20162016Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/912

В статье рассматриваются принципы работы, экспериментальные характеристики и функциональные схемы электрогенераторной установки на базе синхронной реактивной машины независимого возбуждения и проводится сравнение с другими типами генераторов. Обращается внимание на высокие удельные показатели и благоприятные эксплуатационные характеристики этих электрогенераторных установок. Подтверждается адекватность экспериментальных данных, полученных в ходе исследования. Высокая точность поддержания заданного напряжения при эффективных массогабаритных показателях электроустановки обеспечивается за счет небольшой мощности цепей управления по каналу возбуждения при высоком быстродействии канала.

The paper deals with the principles of operation, experimental characteristics, functional charts of electric generator on the base of synchronous reactive machine with independent excitation, and draws a comparison between this generator and another ones. Moreover, the paper focuses special attention to high specific parameters and good exploitation characteristics of these electric generators. We show data to prove the adequacy of experiments. The high accuracy of supporting the specified voltage under efficient mass-weight parameters is being provided by small power of control chains in excitation channel while its high performance.

генераторная установкасистема управленияпроизводство электроэнергииэлектрическая машинаwind power systemswind turbinecontrol systemanalysisReferencesKirpichnikova I.M. Simulation of a generator for a wind-power unit [Электронный ресурс] / I.M. Kirpichnikova, A.S. Martyanov, E.V. Solomin // Russian Electrical Engineering. – 2013. – No 10. – P. 46–49. DOI: 10.3103/S1068371213100076 Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/262891125_Simu lation_of_a_generator_for_a_wind-power_unit – (Дата обращения: 01.11.2016)Kirpichnikova I.M., Martyanov A.S., Solomin E.V. Simulation of a generator for a wind-power unit. Russian Electrical Engineering. 2013;(10/84): 46–49. DOI:10.3103/S1068371213100076. Available at: https://www.researchgate.net/publication/262891125_Sim ulation_of_a_generator_for_a_wind-power_unit (in Eng.).Solomin, E. Iterative Approach in Design and Development of Vertical Axis Wind Turbines [Электронный ресурс] / E. Solomin, I. Kirpichnikova, A. Martyanov // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 792: Energy Systems, Materials and Designing in Mechanical Engineering). DOI:10.4028 /www.scientific.net/AMM.792.582 ISBN-13: 978-3-03835-548-9 // International Conference for Young Scientists “Electrical engineering. Electrotechnology. Energy”, June 9–12, 2015, Novosibirsk, Russia. – 2015. – P. 582–589. – Режим доступа: http://www.ttp.net/978-3-03835-548-9/10.html; http://www.scientific.net/AMM.792/10 – (Дата обращения: 01.11.2016).Solomin E., Kirpichnikova I., Martyanov A. Iterative Approach in Design and Development of Vertical Axis Wind Turbines. Applied Mechanics and Materials: Energy Systems, Materials and Designing in Mechanical Engineering (09/2015; 792:582-589). DOI:10.4028/www.scientific.net/AMM.792.582 ISBN-13: 978-3-03835-548-9. International Conference for Young Scientists “Electrical Engineering. Electrotechnology. Energy”, June 9–12, 2015, Novosibirsk, Russia. 2015;(792):582–589. Available at: http://www.ttp.net/978-3-03835-548-9/10.html; http://www.scientific.net/AMM.792/10 (in Eng.).Усынин, Ю.С. Электропривод с синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения / Ю.С. Усынин, Н.Д. Монюшко, М.А. Григорьев, Г.В. Караваев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2001. – Вып. 1. – № 4 (04). – С. 70–76.Usynin Yu.S. Monyushko N.D., Grigorev M.A., Karavaev G.V. Èlektroprivod s sinhronnym reaktivnym dvigatelem nezavisimogo vozbuždeniâ. Vestnik ÛUrGU. Seriâ “Ènergetika”. 2001;(1/4):70–76 (in Russ.).Toliyat, H. Five-Phase Reluctance Motor with High Specific Torque / H. Toliyat, L. Xu, T. Lipo // IEEE Transactions on Industry Applications. – 1992. – Vol. 28. – № 3. – P. 559 – 667.Toliyat H., Xu L., Lipo T. Five-Phase Reluctance Motor with High Specific Torque. IEEE Transactions on Industry Applications. 1992;(283):559–667 (in Eng.).Weh, H. On the Development of Inverter Fed Reluctance Machines for High Power Densities and High Output / H. Weh // Electrical Machines Institute of the Technical University of Brauschweig. – 1984. – Bd. 6. – P. 135–144.Weh H. On the Development of Inverter Fed Reluctance Machines for High Power Densities and High Output. Electrical Machines Institute of the Technical University of Brauschweig. 1984;(6):135–144 (in Eng.).Keller, A.V. Development of Algorithms of Rapid Charging for Batteries of Hybrid and Electric Drives of City Freight and Passenger Automobile Transportation Vehicles / A.V. Keller [et al.] // Control and Communications (SIBCON), 2015 International Siberian Conference (XI Международная IEEE Сибирская конференция по управлению и связи SIBCON-2015). – Omsk. – 2015. – Режим доступа: http://ieee.tpu.ru/files/sibcon2015.html (Дата обращения: 01.11.2016).Keller A.V., Korobatov D.V., Solomin E.V., Topolskiy D.V., Topolskaya I.G. Development of Algorithms of Rapid Charging for Batteries of Hybrid and Electric Drives of City Freight and Passenger Automobile Transportation Vehicles. Control and Communications (SIBCON), 2015 International Siberian Conference (XI Mezhdunarodnaya IEEE Sibirskaya konferentsiya po upravleniyu i svyazi SIBCON-2015). Omsk. 2015. Available at: http://ieee.tpu.ru/files/sibcon2015.html (in Eng.).Martyanov, A.S. Research of IGBT-Transistor in Pulse Switch / A.S. Martyanov, D.V. Korobatov, E.V. Solomin // 2016 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). – 19-20.05.2016. – Chelyabinsk. – Procedia Engineering Journal. – Режим доступа: https://www.ieee.org/conferences_events/conferences/confe rencedetails/index.html?Conf_ID=38536 (Дата обращения: 01.11.2016).Martyanov A.S., Korobatov D.V., Solomin E.V. Research of IGBT-Transistor in Pulse Switch. 2016 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). 19–20.05.2016. Chelyabinsk. – Procedia Engineering Journal. Available at: https://www.ieee.org/conferences_events/conferences/confe rencedetails/index.html?Conf_ID=38536 (in Eng.).Solomin, E.V. Algorithms of LiFePO4 batteries automatic charge / E.V. Solomin, D.V. Topolsky, I.G. Topolskaya // International Conference on Industrial Engineering. – 23.11.2015. – Chelyabinsk. – Procedia Engineering Journal. – 2015. – Vol. 129. – P. 213–218 (Journal reference: PROENG27158. PII: S1877-7058(15)03919-3) DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.035. – Режим доступа: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705 815039193 (Дата обращения: 01.11.2016)Solomin E.V., Topolsky D.V., Topolskaya I.G. Algorithms of LiFePO4 batteries automatic charge. International Conference on Industrial Engineering. 23.11.2015. – Chelyabinsk. – Procedia Engineering Journal. 2015;(129):213–218 (Journal reference: PROENG27158. PII: S1877-7058(15)03919-3) DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.035. Available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S18777 05815039193 (in Eng.).Solomin, E.V. Adaptive control over the permanent characteristics of a wind turbine / E.V. Solomin, E.A. Sirotkin, A.S. Martyanov // International Conference on Industrial Engineering. – 23.11.2015. – Chelyabinsk. – Procedia Engineering Journal. – 2015. – Vol. 129. – P. 640– 646 (Journal reference: PROENG27157. PII: S1877-7058(15)03968-5). DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.084. – Режим доступа: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705 815039685 (Дата обращения: 01.11.2016) .Solomin E.V., Sirotkin E.A., Martyanov A.S. Adaptive control over the permanent characteristics of a wind turbine. International Conference on Industrial Engineering. 23.11.2015. – Chelyabinsk. – Procedia Engineering Journal. 2015;(129):640–646 (Journal reference: PROENG27157. PII: S1877-7058(15)03968-5). DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.084. Available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S18777 05815039685 (in Eng.).Альпер, Н.Я. Индукторные генераторы / Н.Я. Альпер, А.А. Терзян – М.: Энергия, 1970. – 192 с.Alper N.Ya., Terzyan A.A. Induktornye generator. Moscow: Ènergiâ Publ., 1970 (in Russ.).Патент 4121148 США, МКИ Н 02 К 19/34; Н 02 Р 9/14; Brushless synchronous generator system [Бес-контактный синхронный генератор]; Hubert Platzer, Dipl.-Ing. Hitzinger & Co., Linz, Austria – № 790263; Заявл. 25.04.1977; Опубл. 17.10.1978.Patent 4121148 USA, MKI N 02 K 19/34; N 02 R 9/14; Brushless synchronous generator system; Hubert Platzer, Dipl.-Ing. Hitzinger & Co., Linz, Austria – # 790263; Zaâvl. 25.04.1977; Opubl. 17.10.1978 (in Russ.).Теория, конструкция и расчет автотракторного электрооборудования / Под ред. М.Н. Фесенко. – М.: Машиностроение, 1992. – 381 с.Teoriâ, konstrukciâ i rasčet avtotraktornogo èlektrooborudovaniâ. Moscow: Mašinostroenie Publ., 1992 (in Russ.).Усынин, Ю.С. Системы управления электро-приводов: Учеб. пособие для вузов / Ю.С. Усынин – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004. – 328 с.Usynin Yu.S. Sistemy upravleniâ èlektroprivodov: Učeb. posobie dlâ vuzov. Chelyabinsk: Izd-vo ÛUrGU Publ., 2004 (in Russ.).Вольдек, А.И. Электрические машины: Учеб-ник для вузов / А.И. Вольдек – Л.: Энергия, 1974. – 840 с.Voldek A.I. Èlektričeskie mašiny: Učebnik dlâ vuzov. Leningrad: Ènergiâ Publ., 1974 (in Russ.).Solomin, E.V. Arrangement of data exchange between adaptive digital current and voltage transformer and SCADA-system under IEC 61850 standard / E.V. Solomin, D.V. Topolsky, N.D. Topolsky // International Conference on Industrial Engineering. – 23.11.2015. – Chelyabinsk. – Procedia Engineering Journal. – 2015. – Vol. 129. – P. 207– 212 (Journal reference: PROENG27157. PII: S1877-7058(15)03918-1). DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.034. – Режим доступа: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705 815039181 (Дата обращения: 01.11.2016).Solomin E.V., Topolsky D.V., Topolsky N.D. Arrangement of data exchange between adaptive digital current and voltage transformer and SCADA-system under IEC 61850 standard. International Conference on Industrial Engineering. 23.11.2015. – Chelyabinsk. – Procedia Engineering Journal. 2015;(129):207–212 (Journal reference: PROENG27157. PII: S1877-7058(15)03918-1). DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.034. Available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705 815039181 (in Eng.).Voronin, S.G. Effect of different winding switching methods on regulating and energetic characteristics of synchronous motor with permanent magnet excitation / S.G. Voronin, D.A. Kurnosov, D.V. Korobatov, A.S. Kulmukhametova // International Conference on Industrial Engineering. – 23.11.2015. – Chelyabinsk. – Procedia Engineering Journal. – 2015. – Vol. 129. – P. 962–959 (Journal reference: PROENG27157. PII: S1877-7058(15)03968-5). DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.149.Voronin S.G., Kurnosov D.A., Korobatov D.V., Kulmukhametova A.S.. Effect of different winding switching methods on regulating and energetic characteristics of synchronous motor with permanent magnet excitation. International Conference on Industrial Engineering. 23.11.2015. – Chelyabinsk. – Procedia Engineering Journal. 2015;(129):962–959 (Journal reference: PROENG27157. PII: S1877-7058(15)03968-5). DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.149 (in Eng.).Korobatov, D.V. Discrete hall sensor based vector control algorithm of permanent magnet synchronous motor / D.V. Korobatov, A.S. Kulmukhametova // 2015 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), May 23–25, 2015, Omsk, Russia. – IEEE Xplore Digital Library. DOI: 10.1109/SIBCON.2015.7147104.Korobatov D.V., Kulmukhametova A.S. Discrete hall sensor based vector control algorithm of permanent magnet synchronous motor. 2015 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), May 23–25, 2015, Omsk, Russia. – IEEE Xplore Digital Library. DOI: 10.1109/SIBCON.2015.7147104 (in Eng.).Voronin, S.G. Mathematical model of synchronous motor in small oscillation mode / S.G. Voronin, D.V. Korobatov, D.A. Kurnosov, A.S. Kulmukhametova // International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS), Oct. 16–18, 2014. – IEEE Xplore Digital Library. DOI: 10.1109/MEACS.2014.6986862.Voronin S.G., Korobatov D.V., Kurnosov D.A., Kulmukhametova A.S. Mathematical model of synchronous motor in small oscillation mode. International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS), Oct. 16–18, 2014. – IEEE Xplore Digital Library. DOI: 10.1109/MEACS.2014.6986862 (in Eng.).Voronin, S.G. Correction of rotor rotation irregularity of permanent magnet synchronous motor in a controlled synchronous mode / S.G. Voronin, D.A. Kurnosov, D.V. Korobatov, A.S. Kulmukhametova // International Conference on Industrial Engineering, Oct. 22–23, 2015, Chelyabinsk. – Procedia Engineering Journal. –2015. – Vol. 129. P. 956– 2015961 (Journal reference: PROENG27157. PII: S1877-7058(15)03968-5). DOI:10.1016/j.proeng.2015.12.146.Voronin S.G., Kurnosov D.A., Korobatov D.V., Kulmukhametova A.S. Correction of rotor rotation irregularity of permanent magnet synchronous motor in a controlled synchronous mode. International Conference on Industrial Engineering, Oct. 22–23, 2015, Chelyabinsk. – Procedia Engineering Journal. 2015;(129):956–961 (Journal reference: PROENG27157. PII: S1877-7058(15)03968-5). DOI:10.1016/j.proeng.2015.12.146 (in Eng.).Barcellona, S. Control Strategy of Virtual Synchronous Generator Based on Virtual Impedance and Band-Pass Damping / S. Barcellona, Y. Huo, R. Niu, L. Piegari – DEIB - POLITECNICO DI MILANO. Milano, Italy. International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion. 2016.Barcellona S., Huo Y., Niu R., Piegari L. Control Strategy of Virtual Synchronous Generator Based on Virtual Impedance and Band-Pass Damping. DEIB – POLITECNICO DI MILANO. Milano, Italy. International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion, 2016 (in Eng.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.