Ветро-солнечный генератор для систем автономного электроснабжения

Борис (Багаудин) Хамидович Гайтов, Яков Михайлович Кашин, Лев Ефимович Копелевич, Александр Валерьевич Самородов, Александр Яковлевич Кашин, Альберт Олегович Схашок, Владислав Анатольевич Ким, Bagaudin Kh. GAITOV, Yakov M. KASHIN, Lev E. KOPELEVICH, Aleksandr V. SAMORODOV, Aleksandr Ya. KASHIN, Al’bert O. SHKASHOK, Vladimir A. KIM

Аннотация


Рассматриваются проблемы создания и исследования ветро-солнечного генератора на базе двухвходовой электрической машины. Решаются вопросы конструкции и работы электромеханиче­ского преобразователя энергии, в котором возможно одновременное преобразование энергии, по­ступающей на «механический» и «электрический» входы машины. Ветро-солнечный генератор (ВСГ) на базе двухвходовой электрической машины представляет собой сложное электромеханиче­ское устройство: совмещает в одном корпусе два девятифазных синхронных генератора перемен­ного тока, два девятифазных выпрямителя и трехфазный синхронный генератор переменного тока. (Девятифазные синхронные генераторы нужны для снижения коэффициента пульсации.) Особенность рассматриваемой в статье машины — возможность её эффективного использования, например, в качестве преобразователя механической энергии вращения (энергии ветра), поступаю­щей на механический вход машины, и электрической энергии постоянного тока (световой энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическими преобразователями в электроэнергию постоянного тока). Моделирование переходных процессов в машинах проведено в среде MATLAB, приведенные характеристики получены в результате математического эксперимента.

Ключевые слова


электромеханические преобразователи энергии; возобновляемые источники энергии; ветросолнечный генератор; двухвходовая электрическая машина; моделирование электромеханических и электромагнитных процессов

Полный текст:

PDF

Литература


Кривцов В.С., Олейников А.М., Яковлев А.И. Неисчерпаемая энергия. — Севастополь: Изд-во Севастопольского национального технического университета, 2003, 400 с.

Сокольский А.К. Ветроэнергетика за рубежом и в России — современное состояние и перспективы. — В сб.: Возобновляемые источники энергии. — М.: Московский государственный университет, 2005, с. 135—154.

Соболева Е.К., Саразов А.В. Использование энергии ветра и солнца в Волгоградской области: http://web. snauka.ru/issues/2014/05/34221web.snauka.ru/issues/2014/05/34221

Kamjoo A., Maheri A., Dizqah A.M., Putrus G.A. Multi-objective design under uncertainties of hybrid renewable energy system using NSGA-II and chance constrained programming. — International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2016, 74, pp. 187-194.

Sluing C., Srinivasan D., Reindl T. An improved particle swarm optimisation algorithm applied to battery sizing for stand-alone hybrid power systems. - International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2016, 74, pp. 104-117.

Hands S., Sethuvenkatraman S., Peristy M., Rowe D., White S. Performance analysis & energy benefits of a desiccant based solar assisted trigeneration system in a building. — Renewable Energy, 2016, 85, pp. 865—879.

Aubree R., Auger F., Mace M., Loron L. Design of an efficient small wind-energy conversion system with an adaptive sensorless MPPT strategy. — Renewable Energy, 2016, 86, pp. 280—291.

Chinchilla M., Arnaltes S., Burgos J.C. Control of permanent-magnet generators applied to variable-speed wind-energy systems connected to the grid. — IEEE Transactions on Energy Conversion, 2006, 21 (1), pp. 130—135.

Kheshti M., Kang X., Song G., Jiao Z. Modeling and fault analysis of doubly fed induction generators for gansu wind farm application. — Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering, 2015, 38 (1), 7072632, pp. 52—64.

Ran X., Miao S., Jiang Z., Xu H. A framework for uncertainty quantification and economic dispatch model with wind-solar energy. — International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2015, 73, pp. 23—33.

SharafiM., ElMekkawy T.Y., Bibeau E.L. Optimal design of hybrid renewable energy systems in buildings with low to high renewable energy ratio. — Renewable Energy, 2015, 83, pp. 1026—1042.

Безруких П.П. Состояние и перспективы развития возобновляемой энергетики. — Электрика, 2008, № 9, с. 3—10.

Балагуров В.А. Проектирование специальных электрических машин. — М: Высшая школа, 1982, 272 с.

Копылов И.П. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов. — М.: Юрайт, 2011, 767 с.

Ганджа С.А., Мартьянов А.С. Методика инженерного расчёта вентильных электрических машин с аксиальным магнитным потоком. — Вестник Южно-Уральского государственного университета, 2013, т. 13, № 2, с. 85—87.

Ганджа С.А. Оптимальное проектирование электропри­водов на базе вентильных электрических машин с аксиальным зазором. — Вестник Южно-Уральского государственного университета, 2009, № 34, с. 68—72.

Патент 2561504 (РФ). Аксиальный двухвходовый бес­контактный ветро-солнечный генератор/Б.Х. Гайтов, Я.М. Ка­шин, А.Я. Кашин, Л.Е. Копелевич, А.В. Самородов. — БИ, 2015, № 24.

Патент 2450411 (РФ). Аксиальная двухвходовая бескон­тактная электрическая машина-генератор/Б.Х. Гайтов, Я.М. Кашин, Т.Б. Гайтова, А.Я. Кашин, Д.В. Пауков, А.В. Голоща­пов. — БИ, 2012, № 13.

Зеленская Е.А., Гайтов Б.Х., Копелевич Л.Е., Самородов А.В., Кашин Я.М., Ладенко Н.В. Ветро-солнечные генераторы для электроснабжения объектов нефтегазовой отрасли. — Газо­вая промышленность, 2014, № 6 (707), с. 114—117.

Гайтова Т.Б., Кашин Я.М., Копелевич Л.Е., Кашин А.Я., Князев А.С. Математическое моделирование перспективных ге­нераторных установок для систем автономного электроснабже­ния. — Изв. вузов. Электромеханика, 2013, № 3, с. 16—23.

Гайтова Т.Б., Кашин Я.М., Копелевич Л.Е., Ясьян Ю.П., Кашин А.Я. Система автономного электроснабжения на базе аксиальных электромагнитных устройств. — Труды Кубанского государственного аграрного университета, 2011, № 33, с. 205—209.

Гайтов Б.Х., Самородов А.В., Копелевич Л.Е., Кашин Я.М. Двухмерная электрическая машина-генератор для авто­номных систем электроснабжения. — Наука. Техника. Техноло­гии (политехнический вестник), 2013, № 1—2, с. 66—69.

Украинская альтернативная энергетика: http://blog.ae.net.ua/2010/06/vertikalnie-vetrogeneratory-protiv-gor izontalnih-vetrogeneratorov

Все о солнечных батареях и энергии Солнца: http://www.solnpanels.com/vidy-solnechnyh-batarej

Электротехнический справочник, т. 2. — М.: Издат. дом МЭИ, 2003, 518 с.

SlarkEnergy: http://slarkenergy.ru/solar/battery/invertor.html

Типы современных литиевых батарей: http:// elwo.ru/publ/spravochniki/tipy_sovremennykh_litievykh_akkumuljat ornykh_batarej/2-1-0-915

Солнечная Энергоимперия. Системы энергоснабжения: http://solarempire.ru/raschet-energootdachi.html

MathWorks: https://www.mathworks.com/products/matlab- online.html

Krivtsov V.S., Oleinikov A.M., Yakovlev A.I. Neischerpayemaya energiya (Inexhaustible electric power). Sevastopol’, Sevastopol’ National Technical University, 2003, 400 р.

Sokol’skii A.K. Sbornik «Vozobnovlyayemye istochniki energii» (Proccedings «Renewal springs of energy». Moscow, Moscow State University, 2005, pp. 135-154.

Soboleva E.K., Sarazov A.V. Ispol’zovaniye energii vetra i solntsa v Volgogradskoi oblasti (Make use of energy in Volgograd region): http://web.snauka.ru/issues/2014/05/34221web.snauka.ru/ issues/2014/05/34221. assisted trigeneration system in a building. — Renewable Energy, 2016, 85, pp. 865-879.

Kamjoo A., Maheri A., Dizqah A.M., Putrus G.A. Multi-objective design under uncertainties of hybrid renewable energy system using NSGA-II and chance constrained programming. — International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2016, 74, pp. 187-194.

Sluing C., Srinivasan D., Reindl T. An improved particle swarm optimisation algorithm applied to battery sizing for stand-alone hybrid power systems. - International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2016, 74, pp. 104-117.

Hands S., Sethuvenkatraman S., Peristy M., Rowe D., White S. Performance analysis & energy benefits of a desiccant based solar assisted trigeneration system in a building. — Renewable Energy, 2016, 85, pp. 865—879.

Aubree R., Auger F., Mace M., Loron L. Design of an efficient small wind-energy conversion system with an adaptive sensorless MPPT strategy. — Renewable Energy, 2016, 86, pp. 280-291.

Chinchilla M., Arnaltes S., Burgos J.C. Control of permanent-magnet generators applied to variable-speed wind-energy systems connected to the grid. — IEEE Transactions on Energy Conversion, 2006, 21 (1), pp. 130—135.

Kheshti M., Kang X., Song G., Jiao Z. Modeling and fault analysis of doubly fed induction generators for gansu wind farm application. — Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering, 2015, 38 (1), 7072632, pp. 52—64.

Ran X., Miao S., Jiang Z., Xu H. A framework for uncertainty quantification and economic dispatch model with wind-solar energy. — International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2015, 73, pp. 23—33.

SharafiM., ElMekkawy T.Y., Bibeau E.L. Optimal design of hybrid renewable energy systems in buildings with low to high renewable energy ratio. — Renewable Energy, 2015, 83, pp. 1026—1042.

Bezrukikh P.P. Elektrika — in Russ. (Electrica), 2008, No. 9, pp. 3—10.

Balagurov V.A. Proyektirovaniye spetsial’nykh elektricheskikh mashin (Designing of special electrical machines). Moscow, Publ. «Vysshaya shkola», 1982, 272 p.

Kopylov I.P. Proyektirovaniye elektricheskikh mashin (Designing of electrical machines). Moscow, Publ. «Yurait», 2011, 767 p.

Gandzha S.A., Mart’yanov A.S. Vestnik Yuzhno-Ural’skogo gosudarstvennogo universiteta — in Russ. (Bulletin of South-Ural State University), 2013, t. 13, No. 2, pp. 85—87.

Gandzha S.A. Vestnik Yuzhno-Ural’skogo gosudarstvennogo universiteta — in Russ. (Bulletin of South-Ural State University), 2009, No. 34, pp. 68—72.

Patent RF No. 2561504. Aksial’nyi dvukhvkhodovyi beskontaktnyi vetro-solnechnyi generator (Axial two-thread noncontact wind-sun generator )/B.Kh. Gaitov, Ya.M. Kashin, A.Ya. Kashin, L.E. Kopelevich, A.V. Samorodov. Bulletin of inventions, 2015, No. 24.

Patent RF No. 2450411. Aksial’naya dvukhvkhodovaya beskontaktnaya elektricheskaya mashina-generator (Axial two-thread noncontact electric machine-generator)/B.Kh. Gaitov, Ya.M. Kashin, T.V. Gaitova, A.Ya. Kashin, D.V. Paukov, A.V. Goloshchapov. Bulletin of inventions, 2012, № 13.

Zelenskaya E.A., Gaitov B.Kh., Kopelevich L.E., Samorodov A.V., Kashin Ya.M., Ladenko N.V. Gazovaya promyshlennost’ — in Russ. (Gas industry), 2014, No. 6 (707), pp. 114—117.

Gaitova T.B., Kashin Ya.M., Kopelevich L.E., Kashin A.Ya., Knyazev A.S. Izvestiya vuzov. Elektromekhanika — in Russ. (News of higher education institutions. Electromecanics), 2013, No. 3, pp. 16—23.

Gaitova T.B., Kashin Ya.M., Kopelevich L.E., Yas’yan Yu.P., Kashin A.Ya. Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta — in Russ. (Proccedings of Kuban State Agrarian University), 2011, No. 33, pp. 205—209.

Gaitov B.Kh, Samorodov A.V., Kopelevich L.E., Kashin Ya.M. Nauka. Tekhnika. Tekhnologii (politekhnicheskii vestnik) — in Russ. (Science. Technique. Technologies (polytechnic bulletin), 2013, No. 1—2, pp. 66—69.

Ukrainskaya al’ternativnaya energetika (Ukrainian alternative energy): http://blog.ae.net.ua/2010/06/vertikalnie-vetrogeneratory- protiv-gorizontalnih-vetrogeneratorov

Vse o solnechnykh batareyakh i energii Solntsa (All about sunny batteries and energy of a Sun): http://www. solnpanels.com/vidy-solnechnyh-batarej

Elektrotekhnicheskii spravochnik, tom 2 (Electrical engineering reference book, vol. 2). Moscow, Publ. House of Moscow Power Engineering Institute, 2003, 518 p.

SlarkEnergy: http://slarkenergy.ru/solar/battery/invertor.html

Tipy sovremennykh litiyevykh batarei (Types of modern lithium batteries): http://elwo.ru/publ/spravochniki/tipy_ sovremennykh_litievykh_akkumuljatornykh_batarej/2-1-0-915

Solnechnaya Energoimperiya. Sistemy energosnabzheniya (Sunny Energyempire. Systems of energy supply): http:// solarempire.ru/raschet-energootdachi.html

MathWorks: https://www.mathworks.com/products/matlab- online.html




DOI: http://dx.doi.org/10.24160/0013-5380-2018-1-19-27

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Bookmark and Share