Wyniki badań na stanowisku laboratoryjnym - wpływ podmuchu koherentnego


W kolejnych dwóch eksperymentach (rys. 1, rys. 2) przedstawiono wpływ zmiany prędkości wiatru na punkt pracy elektrowni wiatrowej. Podobnie jak poprzednio w przebiegach mocy generowanej występują oscylacje, których wartość oszacowano na około 200W, co wiąże się z wadami konstrukcyjnymi silnika asynchronicznego. Na rys. 1 zasymulowano sytuację, w której prędkość wiatru wzrasta z 6m/s do 9m/s. Powoduje to, że moc generowana zwiększa się z 0.9kW do 3.1kW. Natomiast w ostatnim eksperymencie przedstawiono sytuację, w której prędkość wiatru maleje z 9m/s do prędkości 7m/s. Skutkiem tego jest zmiana punktu pracy elektrowni, w trakcie której moc generowana zmienia się z 3.1kW na 1.2kW. Natomiast jeśli chodzi o charakter tych zmian, to można stwierdzić, że następują one w sposób nadążny bez oscylacji.


Rys. 1. Wyniki badań dla podmuchu koherentnego o parametrach Vhub=6m/s, Vpodm=3m/s, Tnar=5s: a) V - prędkość wiatru, b) Tw - moment obrotowy silnika wiatrowego, Tgs - zadany moment obrotowy silnika indukcyjnego przeliczony na stronę generatora, c) ωww - prędkość obrotowa silnika indukcyjnego przeliczona na stronę generatora, ωg - prędkość obrotowa wału generatora, d) Pmech - moc mechaniczna turbiny wiatrowej, Pg - moc generatora, Pmechbezwl - moc mechaniczna turbiny wiatrowej po uwzględnieniu bezwładności koła wiatrowego.

W drugim eksperymencie zdecydowano się sprawdzić wpływ chwilowych porywów wiatru na pracę elektrowni wiatrowej, których czas wyniósł 6s (rys. 2). Podobnie jak w poprzednim przypadku odpowiedź układu ma charakter nadążny i przebiega bez oscylacji. Występują również oscylacje generowanej mocy, których amplituda osiąga wartość 200W. Wtedy dochodzi do chwilowego przyrostu generowanej mocy, wynoszącego około 1 kW. W przypadku tej symulacji widać również wpływ dynamiki koła wiatrowego, który na charakterystyce mocy mechanicznej oraz momentu koła wiatrowego objawia się chwilowym wzrostem tych wartości w momencie, kiedy prędkość wiatru przestaje rosnąć. Podobna sytuacja ma miejsce w przypadku, gdy prędkość wiatru maleje, co wywołuje chwilowy spadek mocy mechanicznej oraz momentu turbiny wiatrowej.


Rys. 2. Wyniki badań dla podmuchu koherentnego o parametrach Vhub=9m/s, Vpodm=-2m/s, Tnar=2s: a) V - prędkość wiatru, b) Tw - moment obrotowy silnika wiatrowego, Tgs - zadany moment obrotowy silnika indukcyjnego przeliczony na stronę generatora, c) ωww - prędkość obrotowa silnika indukcyjnego przeliczona na stronę generatora, ωg - prędkość obrotowa wału generatora, d) Pmech - moc mechaniczna turbiny wiatrowej, Pg - moc generatora, Pmechbezwl - moc mechaniczna turbiny wiatrowej po uwzględnieniu bezwładności koła wiatrowego.