Details

Тема выпускной квалификационной работы: «Исследование свободных и вынужденных колебаний валопровода ВЭУ с переменной скоростью вращения». В работе проводятся исследования влияния свободных и вынужденных колебаний валопровода ВЭУ на режимные параметры и методов их демпфирования. Для проведения исследования разработана математическая модель ВЭУ IV типа с СГПМ, которая реализована в среде MATLAB/Simulink. Для валидации разработанной модели выполнен аналитический расчет электрических параметров двух установившихся режимов работы ВЭУ. Предметом исследования являются механические колебания валопровода ВЭУ, вызванные резкими порывами ветра и турбулентным ветровым воздействием, для учета которого разработана модель турбулентного ветра. Установлено, что турбулентное воздействие ветра приводит к возникновению крутильных колебаний валопровода. Для снижения негативного влияния разработан аналитически обоснованный метод регулирования электромагнитного момента по производной скорости вращения валопровода. Дополнительно установлено и обосновано на основе линеаризованных уравнений ВЭУ, что механические низкочастотные колебания проникают во внешнюю сеть посредством внутреннего контура регулирования тока инвертора в продольной оси. В заключение приведены выводы и намечены направления дальнейших исследований.

The topic of the final qualifying work: "Investigation of free and forced vibrations of wind turbine shaft with variable rotation speed". The work investigates the influence of free and forced vibrations of the wind turbine shaft on the operating parameters and methods of their damping. To conduct the research, a mathematical model of a type IV wind turbine with a VSM has been developed, which is implemented in the MATLAB/Simulink environment. To validate the developed model, an analytical calculation of the electrical parameters of two steady-state wind turbine operating modes was performed. The subject of the study is the mechanical vibrations of the wind turbine shaft caused by sudden gusts of wind and turbulent wind effects, for which a model of turbulent wind has been developed. It is established that the turbulent effect of the wind leads to the appearance of torsional vibrations of the shaft. To reduce the negative impact, an analytically sound method for regulating the electromagnetic moment based on the derivative of the rotational speed of the shaft has been developed. Additionally, it has been established and justified on the basis of linearized wind turbine equations that mechanical low-frequency vibrations penetrate the external network through the internal circuit of the inverter current control in the longitudinal axis. In conclusion, the conclusions are presented and the directions of further research are outlined.

• ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЭУ IV ТИПА
• 1.1 Обзор конструкции ВЭУ
• 1.2 Математическое описание компонентов ВЭУ
• 1.3 Состав математической модели ВЭУ IV типа
• 1.3.1 Математическое описание части первичного источника модели ВЭУ
• 1.3.2 Математическое описание вставки постоянного тока и систем автоматического регулирования ВЭУ
• 2 РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЭУ В СРЕДЕ MATLAB/SIMULINK
• 3 ВАЛИДАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПО РАСЧЕТУ УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА
• 4 СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ ВАЛОПРОВОДА ВЭУ НА СОБСТВЕННОЙ ЧАСТОТЕ
• 5 ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ВАЛОПРОВОДА ВЭУ
• 6 КОНЦЕПЦИЯ ДЕМПФЕРА КОЛЕБАНИЙ ВАЛОПРОВОДА ВЭУ
• 6.1 Регулирование электромагнитного момента генератора для извлечения максимальной мощности
• 6.2 Регулирование по производной скорости вращения валопровода
• 7 ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ВАЛОПРОВОДА ВЭУ НА ВНЕШНЮЮ СЕТЬ
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ