Sustav upravljanja vjetroagregatom -...
Transcript of Sustav upravljanja vjetroagregatom -...
![Page 1: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/1.jpg)
Sustav upravljanja vjetroagregatom
Zvonimir Meštrovid, mag.ing.el.techn.inf
Program stručnog usavršavanja ovlaštenih inženjera elektrotehnike u graditeljstvu
XVIII. tečaj
TVZ 14. veljače 2015.
![Page 2: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/2.jpg)
Sadržaj
• Uvodno
• Stanje u svijetu i u Hrvatskoj
• Komponente vjetroagregata
• Osnove pretvorbe energije vjetra
• Sustav upravljanja
– Torque control
– Pitch control
![Page 3: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/3.jpg)
Pravilna sintaksa
• Vjetrenjače (engl. Windmill)– mljevenje žita u brašno
• Vjetroagregat je elektromehanički sustav koji ostvarujepretvorbu kinetičke energije vjetra u električnu energiju
– engleski kolokvijalni naziv Wind Turbine
– pravilnije, ali rjeđe korišteno Wind Energy Conversion System (WECS)
• Vjetroturbina u hrvatskom jeziku označava rotirajudi dio vjetroagregata koji se sastoji od lopatica i ostvaruje pretvorbu energije vjetra
• Vjetroelektrana je veda skupina vjetroagregata– engleski: wind power plant
– kolokvijalni nazivi:
vjetrofarma (engl. wind farm)
vjetropark (engl. wind park)
![Page 4: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/4.jpg)
izvo
r: R
EN2
1 G
lob
al S
tatu
s R
epo
rt2
01
4
Stan
je u
svi
jetu
![Page 5: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/5.jpg)
Stanje u Europi
Ukupno kraj 2013:121 GW
izvor: EWEA Annual Report 2013
![Page 6: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/6.jpg)
Izvor: HOPS
Stan
je u
Hrv
atsk
oj
![Page 7: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/7.jpg)
VE Vrataruša42 MW
VE Ravne 15.95 MW
VE ZD49.2 MW
VE ZD2 + ZD336 MW
VE ZD6 I. faza9 MW
VE Trtar-Krtolin11.2 MW
VE Crno Brdo10 MW
VE Orlice9.6 MW
VE Jelinak30 MW
VE Pometeno brdo17.5 MW
VE Kamensko - Voštane40 MW
VE Ponikve34 MW
Ukupno: 340 MW
VE Danilo43 MW
VE Zelengrad-Obrovac 42 MW
![Page 8: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/8.jpg)
Trend veličine
3
2
1AvPvj
Vestas V164-8.0
![Page 9: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/9.jpg)
Komponente vjetroagregata
1. Vjetroturbina
2. Sustav za pretvorbu mehaničke energije u električnu
3. Potporna konstrukcija
4. Sustav upravljanja
![Page 10: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/10.jpg)
Vjetroturbina
1 2 3
![Page 11: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/11.jpg)
Zavirimo u unutrašnjost stupa...
• Viši stup snažniji i manje turbulentan vjetar
– Hstup ~ Drotor
– težina: 50 – 200 tona
• Fleksibilni i u segmentima
rešetkasti konusni
Kabeli
Ljestve
i/ililift
Upravljački
ormari
Frekvencijski
pretvarač
Platforma
Svjetla
Prirubnica
Izvor:
Danis
hW
ind
Indust
y
![Page 12: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/12.jpg)
Zavirimo u unutrašnjost gondole…
• Gondola (engl. Nacelle)
– oplata za mirujudi i rotirajudi dio (engl. Spinner)
Izvor:
Danis
hW
ind
Indust
y
Pitch
motori
Spinner
Multiplikator
(gearbox)
Generator
Zakretanje
(Yawing)
Anemometar
i anemoskop
Elektromehanička kočnica
Glavna osovina
UpravljanjeMala osovina
![Page 13: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/13.jpg)
Sustav za pretvorbu energije
• Izravni spoj sinkronog generatora na turbinu – tzv. Direct drive
• Frekvencijski pretvarač nazivne snage generatora
![Page 14: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/14.jpg)
Sustav za pretvorbu energije (2)
• Multiplikator između generatora i turbine (engl. Gearbox)
• Dvostrano napajani asinkroni generator
• Frekvencijski pretvarač 1/3 Pn
![Page 15: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/15.jpg)
Sustav upravljanja VA• Sustav upravljanja vjetroagregatom
(engl. Wind Control System, WCS)
• Primjenom industrijskih računalaili programirljivih logičkih kontrolera(PLC-ova)
• Glavne zadade sustava upravljanja vjetroagregata su:
1. Regulacija svih procesnih veličina;
2. Sekvencijsko upravljanje;
3. Dijagnostika i zaštita;
4. Kronološke registracije i arhiviranje procesnih veličina i diskretnih događaja;
5. Komunikacija s udaljenim upravljačkim središtima
![Page 16: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/16.jpg)
Sustav upravljanja i zaštite
* redundantno realiziran i sklopovski u obliku sigurnosnog lanca
Sustav upravljanja (engl. Control system)
– Upravljanje VA u normalnom pogonu
snaga
brzina vrtnje
sekvencijsko upravljanje
zamotanost kabela
yawing
itd…
Sustav zaštite (engl. Protection system)
– Dovođenje VA u sigurno stanje u slučaju kvarnih događaja ili ekstremnih vremenskih prilika
overspeed
preopteredenje generatora
prevelike vibracije
prevelika zamotanost kabela
itd…
Sustav zaštite je nadređen sustavu upravljanja i može ga nadvladati (override), ali obratno nije nikada mogude!
![Page 17: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/17.jpg)
Sustav zakretanja gondole
• Sustav za zakretanje gondole u smjer vjetra (engl. Yawing)
– Podmazivanje okretnice
– Odmotavanje kabela
– Obično se koristi više motora sa reduktorom
~ 0.5°/sek
![Page 18: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/18.jpg)
Sustav zakretanja lopatica
• Sustav za zakretanje lopatica oko svoje uzdužne osi (engl. Pitching)
– Regulacija snage
– Aerodinamička kočnica (b=90°)
– Pojedinačni sustavi za svaku lopaticu
– Ormari sa akumulatorskim baterijama
~ 2.5 - 10 °/sek
![Page 19: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/19.jpg)
KONČAR WCS
+WCSB – Gondola+WCSA – Podnožje tornja
![Page 20: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/20.jpg)
Osnove pretvorbe energije vjetra
• Nelinearna ovisnost snage VA i snage vjetra:
• Model pretvorbe energije vjetra:
– Teorija aktuatorskog diska
– Teorija rotirajudeg diska
– Teorija segmenata lopatice
• Rezultat: Blade element and momentum theory – BEM
32
2
1vjzvj vRP
%3,59max, vj
tp
P
PCpvjzt CvRP 32
2
1 * Albert Betz
+
![Page 21: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/21.jpg)
Omjer brzina – l
Optimalni lza moderne
vjetroturbine ~6-8
vjv
R
l
Omjer brzina (engl. Tip Speed Ratio):
![Page 22: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/22.jpg)
Aerodinamika vjetroturbine
• Lopatice vjetroturbine dizajnirane su slično kao krila aviona
– tzv. aerodinamički profil (engl. airfoil )
Zbog karakterističnog profila zrak ne struji jednako s gornje i s donje strane krila zbog čega se javlja razlika tlakova!
Nastala razlika tlakova rezultira:• silom uzgona FL
• silom otpora FD
FL – Sila uzgona (engl. Lift force)
FD – Sila otpora (engl. Drag force)
a – Napadni kut (engl. angle of attack)
Isti mehanizam i na lopaticama VT!Razlika je što avion sam stvara struju zraka potiskom svojih motora, dok je kod vjetroturbine stvara sam vjetar!
* Presjek krila aviona gledano s boka
![Page 23: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/23.jpg)
Aerodinamika vjetroturbine (2)
* pogled odozgo na presječenu lopaticu
Leading edge(zaobljen)
Trailing edge
![Page 24: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/24.jpg)
Teorija segmenata lopatice
• Važno je razumjeti da brzina zraka koji struji preko lopatica nije jednaka brzini vjetra, ved rezultanti brzine vjetra i obodne brzine struje zraka na lopatici (nastale zbog kružnog kretanja lopatice)
Dodatna struja zraka na lopaticu s brzinom jednakom obodnoj brzini lopatice samo suprotnog predznaka
![Page 25: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/25.jpg)
Teorija segmenata lopatice (2)
![Page 26: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/26.jpg)
Teorija segmenata lopatice (3)
![Page 27: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/27.jpg)
Teorija segmenata lopatice (4)
Fp – Sila potiska (engl. Thrust)
Ft – Sila koja uzrokuje zakretni moment
![Page 28: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/28.jpg)
Utjecaj napadnog kuta
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60
Koeficijent uzgona C_L Koeficijent otpora C_D
0a
Karakteristika aerodinamičkog profila NACA 64618
![Page 29: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/29.jpg)
Kut vitoperenja
• Obodna brzina je različita po čitavoj duljini lopatice
• Dakle, različiti je i “Tip Speed Ratio”; l
• Kako bi se ravnomjerno rasporedio napadni kut po cijeloj lopatici potrebno ju je blago zavrnuti od korijena prema vrhu
– tzv. kut vitoperenja (engl. Twist angle); b0
0°~30°
vjv
R
l
![Page 30: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/30.jpg)
Sustav upravljanja VAKrivulja snage i upravljanje brzinom vrtnje vjetroagregata u dva
specifična radna područja
![Page 31: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/31.jpg)
Dva specifična radna područja• Snaga vjetra proporcionalna je tredoj
potenciji brzine vjetra:– snaga izrazito brzo raste s porastom brzine vjetra!
– tipičan raspon brzina pri kojem rade suvremeni VA:od 3 do 25 m/s uz vn ≈ 11 m/s
• To ima za posljedicu postojanje dvaju vrlo različitih radnih područja VA sa specifičnim zahtjevima za sustav upravljanja
1. Upravljanje ispod nazivne brzine vjetra– za vrijeme laganih vjetrova
(snaga vjetra < nazivne snage vjetroagregata)
– glavni zadatak: optimiranje iskorištenja energije vjetra
2. Upravljanje iznad nazivne brzine vjetra– za vrijeme jakih vjetrova
(snaga vjetra > nazivne snage vjetroagregata)
– glavni zadatak: ograničenje snage na nazivnu
– zaštita VA od loma
32
2
1vjzvj vRP
održavati CP max
![Page 32: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/32.jpg)
Krivulja snage vjetroagregata
Nazivna brzina vjetra
(12 m/s)
Brzina vjetra za uključenje(2.5 m/s)
Brzina vjetra za isključenje(30 m/s)
Krivulja snage KO-VA 57/1
Nazivna snaga
Reg
ion
1
Region 2 Region 3 Region 4
![Page 33: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/33.jpg)
Upravljanje ispod nazivne brzine vjetra
• Glavni zadatak u ovom području je maksimiziranje iskorištenja energije vjetra
– mijenjanjem brzine vrtnje rotora vjetroagregataupravljanjem momentom generatora
– U engl. literaturi: Torque Control
• Stariji VA bili su izravno spojeni na mrežu
– pretvorba energije vjetra optimalna samo pri jednoj brzini vjetra
• Suvremeni VA se u pravilu na mrežu spajaju preko frekvencijskog pretvarača
– omoguduje promjenjivu brzinu vrtnje koja je preduvjet za optimiranje pretvorbe
dt
dJMM tgt
![Page 34: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/34.jpg)
Upravljanje ispod nazivne brzine vjetra (2)
• Karakteristika koeficijenta snage CP ima jasno izražen maksimum
– CP = f(l,b)
Lopatice rotora se u ovom radnom području drže na b=0°koji osigurava max. iskorištenje vjetra
*b – kut zakreta lopatica (pitch)
![Page 35: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/35.jpg)
Zašto promjenjiva brzina?
![Page 36: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/36.jpg)
Upravljanje ispod nazivne brzine vjetra (3)
ALI!Rotor vjetroturbine stvara turbulentne vrtloge koji remete slobodnu struju zraka iza rotora.Pa se ovaj algoritam ne može iskoristiti u praksi, ali je polazišna točka za definiranje upravljačkog zakona na idudem slajdu.
Osnovna ideja:
R
vvjopt
opt
l
![Page 37: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/37.jpg)
Upravljanje ispod nazivne brzine vjetra (4)
4 6 8 10 12 14 16 18-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
l [-]
Cp [
-]
b = bopt
optl_p optC
pvjzt CvRP 32
2
1
vjv
Rl
32
3232
2
1
R
RCvRM
pvjz
t
2
3
max,
5
2
1opt
opt
pz
t
CRM
l
2
_ optoptt KM l
U stacionarnom stanju: tg MM
Upravljački zakon:2
_ l optg KMdt
dJMM tgt
![Page 38: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/38.jpg)
Kako to radi u praksi?
1. Vjetar puše.Rotor se vrti!
2. Brzina vrtnje generatora mjeri se u svakom koraku
3. Proračun zahtijevanog momenta generatora Mg! Mg = k 2
4. Ako poraste brzina vjetra –ubrza se rotor. ( raste)Zahtijevani moment se uveda
5. Brzina vrtnje se stabilizira na novoj vrijednosti. Mg/ 2 se vrada na optimalnu vrijednost “k”
4. Ako se smanji brzina vjetra –uspori se rotor. ( pada)Zahtijevani moment se smanjiUpravljanje ispod
nazivne brzine vjetra
![Page 39: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/39.jpg)
Upravljanje iznadnazivne brzine vjetra
• Drugo radno područje je za vrijeme jakih vjetrova kada je snaga vjetra veda od nazivne snage generatora vjetroagregata
• Glavni zadatak u ovom području je ograničenje snage vjetroagregata
– smanjenjem učinkovitosti aerodinamičke pretvorbe na lopaticama rotora;
odnosno mijenjanjem napadnog kuta kojeg “vide” lopatice
Postoje dva osnovna načina:• Stall
– pasivna regulacija
– lopatice fiksne
– iskorištava se prirodna pojava propadanja uzgona pri vedim napadnim kutovima
• Pitch
– aktivna regulacija
– zakretanje lopatica oko svoje uzdužne osi servo motorima
![Page 40: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/40.jpg)
Pitch regulacija
• Ovaj koncept upravljanja danas je gotovo u potpunosti istisnuo pasivnu regulaciju snage i postao standard za VA u megavatnoj klasi
vvj>
Novi smjer prividnog vjetra
![Page 41: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/41.jpg)
Pitch regulacija (2)
β - Kut zakreta lopatica (engl. Pitch angle)
![Page 42: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/42.jpg)
Kako to radi u praksi?
1. Brzina vjetra iznad nazivne brzine. Mg=max!
2. Brzina vrtnje generatora mjeri se u svakom koraku
3. Ako poraste brzina vjetra – ubrza se rotor. ( > n)Lopatice se zakredu b++
5. Brzina vrtnje se vrada na n. Izlazna snaga ostaje konstantna!
3. Ako se brzina vjetra smanji – uspori se rotor. ( < n)Lopatice se zakredu b--
4. Aerodinamički moment pada – rotor usporava
4. Aerodinamički moment raste – rotor ubrzavaUpravljanje iznad
nazivne brzine vjetra
![Page 43: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/43.jpg)
Sustav upravljanja
![Page 44: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/44.jpg)
I to nije sve...
Upravljanje momentom i pitch-om:Ukupno 20 listova koda
Sveukupni sustav upravljanja:Ukupno 480 listova koda
![Page 45: Sustav upravljanja vjetroagregatom - seminar.tvz.hrseminar.tvz.hr/materijali/materijali18/18E07.pdf · – kolokvijalni nazivi: vjetrofarma (engl. wind farm) vjetropark (engl. wind](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051723/5aabeb247f8b9a8d678c68c0/html5/thumbnails/45.jpg)
Zaključno