Розробка активної частини асинхронного генератора для вітроустановки малої потужності

Abstract

The article presents an analysis of the operating characteristics of developed asynchronous generators with a squirrel-cage rotor for low-power wind turbines. For comparison, three samples of 10-, 12-, and 14-pole asynchronous generators are proposed. The development was carried out in the Ansys Maxwell software package, and the operating characteristics were constructed in MATLAB. The use of an asynchronous generator in a low-power wind turbine is dictated by the lower cost of the asynchronous generator and the absence of imported rare materials, such as neodymium magnets. For comparison, operating characteristics were constructed for nominal and reduced frequencies, since the main operating range of the wind turbine is frequencies below the nominal frequency. Particular attention was paid to the characteristics of efficiency and power factor, since the control system of the asynchronous generator will have to be optimized to maximize these parameters in order to achieve maximum energy efficiency of the wind turbine. All developed generators demonstrated their ability to operate and have fairly similar operating characteristics. However, a detailed analysis allowed us to determine the optimal design of an asynchronous generator for use in a low-power wind turbine.В статті приведений аналіз робочих характеристик розроблених асинхронних генераторів з короткозамкненим ротором для вітроустановок малої потужності. Для порівняння запропоновані 3 зразки 10, 12 та 14 полюсних асинхронних генераторів. Розробка виконувалась у програмному пакеті Ansys Maxwell, а побудова робочих характеристик у MATLAB. Використання асинхронного генератора у складі вітроустановки малої потужності продиктоване меншою вартістю асинхронного генератора та відсутністю імпортних рідких матеріалів, такі як неодимові магніти. Для порівняння побудовані робочі характеристики для номінальної та знижених частот, оскільки основним робочим діапазоном вітроустановки є частоти нижче за номінальну. Особлива увага приділялась характеристикам ККД та коефіцієнту потужності, оскільки система керування асинхронним генератором, повинна буде оптимізована на максимізацію цих параметрів, для досягнення максимальної енергетичної ефективності вітроустановки. Всі розроблені генератори показали можливість працювати та мають доволі близькі робочі характеристики. Проте детальній аналіз дозволив визначити оптимальний варіант конструкції асинхронного генератора для використанні у складі вітроустановки малої потужності