Analysis of operating modes of a stand-alone wind turbine with induction generator using pulse converter for charging batteries based on simulation
Stand-alone wind turbine systems with induction generator can be used to supply power to remote areas from central system consumer as having a relatively simple design, high reliability, and not complicated scheme connection to work in parallel with the electrical grid. At the same time, the inducti...
Saved in:
| Date: | 2017 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2017
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/63 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Vidnovluvana energetika |
| Download file: |  |
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103127578476544 |
|---|---|
| author | Holovko, V. Kokhanievych, V. Shykhaylov, M. Sandoval, K. |
| author_facet | Holovko, V. Kokhanievych, V. Shykhaylov, M. Sandoval, K. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "V. Holovko",
"institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine"
},
{
"author": "V. Kokhanievych",
"institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine"
},
{
"author": "M. Shykhaylov",
"institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine"
},
{
"author": "K. Sandoval",
"institution": "National Technical University of Ukraine \"Igor Sykorsky Kyiv Polytechnic Institute\""
}
] |
| author_sort | Holovko, V. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:08Z |
| description | Stand-alone wind turbine systems with induction generator can be used to supply power to remote areas from central system consumer as having a relatively simple design, high reliability, and not complicated scheme connection to work in parallel with the electrical grid. At the same time, the induction generator requires supplying reactive power to stator winding for selfexcitation, which is often supplied from capacitors block.The most difficult task for the performance of wind turbine with induction generator is the regulation of the tension and frequency, which are influenced by the variations of wind speedand keeping the indices of quality of electrical energy within mode operation.The present article analyzes the efficiency and performance of the stand-alone wind turbine system with induction generator and pulse converter for charging battery system throughsimulation model. The model was developed with software Matlab/Simulink program. Found that adjusting the duty cycle signal between 0.1 up to 0.9 is possible to use the maximum wind energy, which is transformed by the induction generator. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:37:12Z |
| format | Article |
| fulltext |
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 2 63
УДК 621.548
В.М.Головко1, докт.техн.наук, В.П.Коханевич2, канд.техн.наук, М.О.Шихайлов3 (Інститут відновлюваної
енергетики НАН України, Київ), К.Сандовал4 (Національний технічний університет України "Київський по-
літехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського", Київ)
Аналіз режимів роботи автономної вітроелектричної установки з
асинхронним генератором з використанням імпульсного пристрою для
зарядження акумуляторних батарей на базі імітаційного моделювання
У статті аналізується режим роботи автономної вітроелектричної установки з асинхронним генератором з викорис-
танням імпульсного перетворювача для зарядження акумуляторних батарей за різної швидкості вітру. За допомогою мо-
делювання визначений вплив ширини імпульсу на вихідні показники автономної системи. Модель розроблено на базі про-
грамного пакету Matlab/Simulink. Бібл. 19, рис. 9.
Ключові слова: вітроенергетика, вітроустановка, імпульсний перетворювач, зарядження акумуляторної батареї.
Orcid: 10000-0003-0195-9654; 20000-0003-0033-1355; 30000-0003-1845-9904; 40000-0001-6700-3343.
Вступ. Використання автономних
вітроелектричних систем (АВЕС) з асинхронним
генератором (АГ) може бути здійснене для елек-
трозабезпечення віддалених від центральних сис-
тем споживачів, оскільки вони мають відносну
простоту конструкції, високу надійність і, при
потребі, нескладну схему підключення паралель-
но до електромережі. В той же час асинхронний
генератор потребує подання реактивної
потужності до обмотки статора для самозбуд-
ження, що найчастіше здійснюється від блоку
конденсаторів [1, 8, 19].
Найбільш складною задачею для роботи ВЕУ
з АГ є регулювання напруги та частоти під впли-
вом зміни швидкості вітру та утримання
показників якості електроенергії в робочому
режимі. Вирішенню цієї задачі присвячено ряд
робіт, пов’язаних з розробкою методів розра-
хунку та аналізу ємності конденсатора для само-
збудження, що розглядаються в [2–4], компен-
сації реактивної потужності через пралельно та
послідовно підключені блоки конденсаторів [5,
6], дослідження роботи з використанням статич-
ного компенсатора (СТАТКОМ), керованого
напівпровідниковими елементами [7–9]. Також
проведено ряд досліджень, що аналізують
динаміку роботи ВЕУ з АГ та інвертором
змінного струму (ЗС) в постійний (ПС) для за-
рядження акумуляторної батареї або постачання
електроенергії до електромережі постійного
струму [10–14]. Для зарядження акумуляторної
батареї від вітроагрегата проведено аналіз
імпульсу зарядного пристрою в [17]. В роботі
[18] проаналізовані структурні схеми ABEC з АГ,
які можуть підвищити коефіцієнт заповнення
графіка навантаження споживача.
Постановка завдання досліджень та опис
імітаційної моделі. Метою досліджень є аналіз
ефективності роботи автономної вітро-
електричної системи з асинхронним генератором
та імпульсним перетворювачем (ІП) для заряд-
ження акумуляторних батарей (АБ) за допомо-
гою імітаційного моделювання.
На рис. 1 наведена імітаційна модель АВЕС,
що складається з наступних елементів:
вітроелектрична установка з АГ, трифазний вип-
рямляч, ІП, що працює за допомогою широтної
імпульсної модуляції (ШІМ), та навантаження
(АБ). Модель було розроблено в програмному
середовищі Matlab/Simulink.
© В.М.Головко, В.П.Коханевич, М.О.Шихайлов, К.Сандовал, 2017
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 2 64
Рис. 1. Імітаційна модель автономної вітроелектричної системи з імпульсним перетворювачем.
Імпульсний перетворювач повинен
періодично підключатися до навантаження
(батареї). Керування комутаційним ключем
здійснюється за допомогою широтної імпульсної
модуляції. При цьому її робоча частота не повин-
на перевищувати 1 кГц. Перехідний процес, що
відбувається в системі АВЕС з АГ з самозбуд-
женням, – головна умова для визначення трива-
лості вихідного імпульсу toff, тобто toff < Ta (стала
часу ВЕУ).
Імпульсний перетворювач. За допомогою
імпульсного перетворювача джерело постійного
струму періодично приєднується до навантажен-
ня. Робота імпульсного перетворювача наведена
на рис. 2. Коли ключ увімкнений, то струм про-
ходить через навантаження з тривалістю
вихідного імпульсу t1, а коли ключ вимкнений,
струм не проходить через навантаження з
тривалістю паузи між імпульсами t2 [15, 16].
Для перетворення імпульсної напруги в
постійну використовується дросель L та діод
(рис. 3). Протягом інтервалу часу t1 накопи-
чується енергія в дроселі L, після інтервалу часу
паузи t2 дана енергія передається до навантажен-
ня через діод та паралельно приєднується зглад-
жувальний фільтр C.
Рис. 2. Робота імпульсного перетворювача.
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 2 65
Рис. 3. Схема імпульсного перетворювача із згладжувальним фільтром.
Представим напругу на виході наступною
формулою [15, 16]:
1
0
0
1 t
outV v dt
T
1
in
t v
T
, (1)
де Vout – середня напруга на виході; T – період
сигналу,
1
1 2
out in
tV V
t t
, (2)
де t1 – тривалість часу вмикання; t2 – тривалість
часу паузи.
out inV k V . (3)
Коефіцієнт заповнення імпульсу:
out
in
Vk
V
. (4)
Індуктивність дроселя вираховується за на-
ступною формулою:
0,3
in out
load sw
V V k
L
I f
. (5)
Ємність конденсатора розраховується за на-
ступною формулою:
8
L
sw out
IС
f V
, (6)
де С – мінімальна ємність на виході; ΔIL – зміна
струму в дроселі; ΔVout – зміна вихідної напруги
(максимум 2%).
(0,2...0,4)L loadI I , (7)
2%out outV V . (8)
Період комутації T розраховується за на-
ступною формулою:
1 2
1T t t
f
. (9)
Аналіз результатів імітаційного моделю-
вання. На рис. 4 наведені характеристики АВЕС
з АГ з використанням ІП.
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 2 66
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 2 67
Рис. 4. Характеристики АВЕС з АГ з використанням ІП (при частоті 4 Гц, час вмикання t1 = 44%, С = 23 мкФ):
а) – напруга, що отримана на виході ВЕУ; б) – струм, що отриманий на виході ВЕУ; в) – струм на виході дроселя ІП;
г) – напруга на виході ІП; д) – ширина імпульсу ІП; е) – стан зарядження батарей; є) – напруга батарей; ж) – швидкість
ротора генератора; з) – електромагнітний момент генератора; и) – механічний момент на валу генератора.
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 2 68
Характеристики отримані при умові, що
АВЕС працює при швидкості вітру 8 м/c. При
досягненні усталеного значення напруги
Uф = 190 В моделюється падіння швидкості вітру
до 7 м/c, що спричиняє падіння напруги, струму
та частоти. Падіння швидкості вітру триває 1 с,
після чого знову збільшується швидкість вітру до
8 м/с і відбувається відновлення параметрів
системи. Комутаційними елементами
збільшується або зменшується ширина імпульсу.
На рис. 4 це відповідає графікам в), г), д).
При зміні часу вмикання до 44% при тій же
частоті та ємності конденсатора отримані
характеристики, що наведені на рис. 5.
При коливанні швидкості вітру від 8 до 7 м/с
тривалістю 1 с робота ІП відповідає графікам в),
г), д).
При зміні часу вмикання до 10% при тій же
частоті та ємності конденсатора отримані
характеристики, що наведені на рис. 6.
Рис. 5. Характеристики системи АВЕС з АГ з використанням ІП ( при частоті 4 Гц, час вмикання t1 = 10%,
С = 23 мкФ): а) – напруга, що отримана на виході ВЕУ; б) – струм, що отриманий на виході ВЕУ; в) – струм на виході
дроселя ІП; г) – напруга на виході ІП; д) – ширина імпульсу ІП; е) – стан зарядження батарей; є) – напруга батарей;
ж) – швидкість ротора генератора; з) – електромагнітний момент генератора; и) – механічний момент на валу
генератора.
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 2 69
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 2 70
Рис. 6. Характеристики АВЕС з АГ з використанням ІП (при частоті 4 Гц, час вмикання t1 = 90%, С = 23 мкФ):
а) – напруга, що отримана на виході ВЕУ; в) – струм, що отриманий на виході ВЕУ; б) – струм на виході дроселя ІП;
г) – напруга на виході ІП; д) ширина імпульсу ІП; е) – стан зарядження батарей; є) – напруга батарей; ж) – швидкість
ротора генератора; з) – електромагнітний момент генератора; и) – механічний момент на валу генератора.
При коливанні швидкості вітру від 8 до 7 м/с
тривалістю 1 с робота ІП відповідає графікам
в), г), д).
При визначенні ємності конденсатора для
збудження генератора необхідно враховувати
також додаткову ємність для компенсації
реактивної потужності при приєднанні
навантаження. На рис. 7 наведена залежність
вихідної напруги системи при різних значеннях
коефіцієнта заповнення імпульсів.
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 2 71
Рис. 7. Характеристики залежності вихідної напруги від коефіцієнта заповнення імпульсів.
Криві на рис. 7 отримані при умові, що
швидкість вітру складає 8 м/с. З графіків видно,
що при коефіцієнті заповнення імпульсів 90%
фазна напруга має мінімальне значення. При
зменшенні значення коефіцієнта заповнення
напруга збільшується. Тобто при збільшенні часу
паузи проходить скидання навантаження з
генератора. В той же час, коли АВЕС з АГ
приєднана до навантаження через ІП, при
зменшенні ємності з 27 мкФ до 21 мкФ блоку
конденсаторів АГ не втрачає збудження.
На рис. 8 наведені результати моделювання
при змінних значеннях швидкості вітру (8 м/с,
7 м/с та 6 м/с).
При падінні напруги внаслідок зниження
швидкості вітру необхідна компенсація реактив-
ної потужності приєднанням конденсатора
15 мкФ через 3 с та 10 мкФ через 5 с.
Залежності вихідної напруги системи від
зміни швидкості вітру при різних коефіцієнтах
заповнення імпульсів наведені на рис. 9.
Рис. 8. Характеристики АВЕС з АГ з використанням ІП (при частоті 4 Гц, час вмикання t1 = 10%, С = 25 мкФ):
а) – напруга на виході ВЕУ; в) – струм на виході ВЕУ.
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 2 72
Рис. 9. Залежності вихідної напруги системи від зміни швидкості вітру
при різних коефіцієнтах заповнення імпульсів.
У випадку зниження швидкості вітру до 6 м/с
фазна напруга падає приблизно до 158 В
відповідно до кривої (2). Тоді шляхом
регулювання тривалості часу вмикання до 10%
напруга підвишується до 161 В. Тобто зі
збільшенням тривалості часу вимикання (час
паузи) скидається навантаження до АВЕС. Зі
зменшенням навантаження підтримується режим
роботи та існує можливість зменшення величини
додаткової компенсації реактивної потужності
від блоку конденсаторів.
Даний приклад демонструє, що замість
додаткового збільшення ємності конденсаторів,
коли швидкість вітру знижується, слід
регулювати час паузи для відновлення
попереднього значення напруги.
Під час проведення аналізу було виявлено,
що поки не втрачається режим роботи генератора
асинхронної машини, можна використовувати
його максимальну вироблену енергію, що
отримується через імпульсний генератор, який
заряджає акумуляторну батарею.
Висновки. Проведено аналіз режимів роботи
автономної вітроелектричної установки при
застосуванні імпульсного перетворювача для
зарядження акумуляторних батарей на базі
імітаційного моделювання. Встановлено, що під
час регулювання шпаруватості сигналу від 0,1 до
0,9 можливе максимальне використання енергії
вітру, що перетворюється асинхронним
генератором.
1. G. Raina, O.P. Malik. Wind energy conversion using a
self-excited induction generators. IEE Proc. Part-C 129 (6)
(1982) 260–265.
2. S.K. Goyal, D. K. Palwalia. Analysis of performance pa-
rameters and estimation of optimum capacitance for the
asynchronous generator. Eng. Sci. Tech. Int. J . – 2016.
3. A. Abbou, M. Barara, A. Ouchatti. Capacitance required
analysis for self-excited induction generator. Journal of Theo-
retical and Applied Information Technology. 2013. Vol. 55.
No.3. PP. 382–389.
4. C. Chakraborty, S.N. Bhadra, A.K. Chattopadhyay. ‘Ex-
citation requirements for standalone three phase induction gen-
erator’, IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol.13, No.
4, 1998, pp 358–365.
5. E. Muljadi, P. W. Carlin, R. M. Osgood. Circle Diagram
Approach for Self-Excited Induction Generators. North America
Power Symposium Howard University. 1993.
6. Muljadi, E. Investigation of Self-Excited Induction Gen-
erators for Wind Turbine Applications / E. Muljadi, J. Sallan, M.
Sanz, C.P Butterfield // National Renewable Energy Laboratory.
– 2000. – P.1–9.
7. D. Giribabu, M. Das, A. Kumar. Comparative study of
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 2 73
control strategies for the induction generators in wind energy
conversion system. Wind and Structures. 2016, Vol. 22, No. 6,
pp. 635–662.
8. В.С. Кривцов, А.М. Олейников, А.И. Яковлев. Неис-
черпемая энергия. Кн. 1. Ветроэелетрогенераторы.- Учеб-
ник.– Харьков: Нац. Аэрокосм. ун-т "Харьк. авиац. ин-т",
Севаст. 2003. – 400 с.
9. S. Kumar, S. Sehgal, S. Bhosle. Voltage and frequency
control of SEIG in small wind power plant using VFC. IJA-
REEIE. 2013. Vol.2, No.8. pp.4098–4106.
10. Jose Antonio Barrado, Robert Griño. Analysis of
voltage control for a self-excited induction generator using a
three-phase four –wire electronic converter.
11. Khaled S. Sakkoury, Safaa Emara. Analysis of wind
driven self-excited induction generator supplying isolated DC
loads / Journal of Electrical Systems and Information Technol-
ogy. – 2016.
12. Vellapatchi Nayanar, Natarajan Kumaresan. Wind-
driven Seig supplying DC microgrid through a single-stage
power converter / Engineering Science and Technology, an In-
ternational Journal. – 2016.
13. Mohd. Tariq, Yuvarajan S. Simulink Based Modeling
Analysis and Simulation of self-excited induction generator for use
in remote areas / IU-JEEE .– 2013 . – Vol.13. – PP. 1623–1629.
14. K. Suresh, R. Arulmozhiyal. Design and
implementation of bi-diretional dc-dc converter for wind energy
system. Circuits and Systems. 2016. Pp. 3705–3722.
15. В.І. Сенько, М.В. Панасенко. С31 Електроніка і
мікросхемотехніка: У 4-х т. Том 4. Книга 1. Смлова
електроніка: Нав. Посібник / За ред. В.І. Сенька.- К.:
Каравела, 2012. – 640 с.
16. W.R. Erickson, D. Maksimovic. Fundamentals of Power
Electronics-Second Edition. Secaucus, NJ, USA: Klewer
Academic Publishers, 2000. – p 883.
17. Кудря С. О. Дослідження роботи зарядного при-
строю акумуляторної батареї від вітроагрегату / С. О. Кудря,
В. І. Будько, В. Б. Павлов, А. В. Попов, В. Є. Павленко
// Відновлюв. енергетика. – 2010. – № 4. – С. 5–10.
18. В.М Головко, В.П Кохонєвич. Аналіз компоновки
автономних вітроелектричних систем з асинхронним
генератором / Відновлювана Енергетика // Головко В. М,
Коханєвич В.П. – 2015. – Vol. 1 . – № 43. – 37–40 c.
19. Мхитарян Н.М. Анализ некоторых особенностей
синхронных и асинхронных генераторов, используемых в
качестве автономных источников энергии / Н. М. Мхитарян,
С. А. Кудря, Ю. Н. Перминов, В. Ф. Буденный // Відновлюв.
енергетика. – 2010. – № 2. – С. 7–9.
REFERENCES
1. G. Raina, O.P. Malik. Wind energy conversion using a
self-excited induction generators. IEE Proc. Part-C 129 (6)
(1982) 260-265.
2. S. K. Goyal, D. K. Palwalia. Analysis of performance
parameters and estimation of optimum capacitance for the
asynchronous generator. Eng. Sci. Tech. Int. J . – 2016.
3. A. Abbou, M. Barara, A. Ouchatti. Capacitance required
analysis for self-excited induction generator. Journal of Theo-
retical and Applied Information Technology. 2013. Vol. 55.
No.3. PP. 382-389.
4. C. Chakraborty, S.N. Bhadra, A.K. Chattopadhyay ‘Ex-
citation requirements for standalone three phase induction gen-
erator’, IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol.13, No.
4, 1998, pp 358-365.
5. E. Muljadi, P. W. Carlin, R. M. Osgood. Circle Diagram
Approach for Self-Excited Induction Generators. North America
Power Symposium Howard University. 1993.
6. Muljadi, E. Investigation of Self-Excited Induction Gen-
erators for Wind Turbine Applications / E. Muljadi, J. Sallan, M.
Sanz, C.P Butterfield // National Renewable Energy Laboratory.
– 2000. – P.1-9.
7. D. Giribabu, M. Das, A. Kumar. Comparative study of
control strategies for the induction generators in wind energy
conversion system. Wind and Structures. 2016, Vol. 22, No.6 ,
pp 635-662.
8. V. Krivtsov, A. Oleynikov, AI Yakovlev. Neyscherpemaya
energy. Book. 1. Vetroэeletroheneratorы.- Uchevnyk.- Kharkov:
Nat. Aэrokosmyu University of "Kharkiv. avyats. in-t "Sebaste.
2003. – 400 p.
9. S. Kumar, S. Sehgal, S. Bhosle. Voltage and frequency
control of SEIG in small wind power plant using VFC. IJA-
REEIE. 2013. Vol.2, No.8. pp.4098-4106.
10. Jose Antonio Barrado, Robert Griño. Analysis of
voltage control for a self-excited induction generator using a
three-phase four –wire electronic converter.
11. Khaled S. Sakkoury, Safaa Emara. Analysis of wind
driven self-excited induction generator supplying isolated DC
loads / Journal of Electrical Systems and Information Technol-
ogy. – 2016.
12. Vellapatchi Nayanar, Natarajan Kumaresan. Wind-
driven Seig supplying DC microgrid through a single-stage
power converter / Engineering Science and Technology, an In-
ternational Journal. – 2016.
13. Mohd. Tariq, Yuvarajan S. Simulink Based Modeling
Analysis and Simulation of self-excited induction generator for
use in remote areas / IU-JEEE . – 2013 . – Vol.13. – PP. 1623–
1629.
14. K. Suresh, R. Arulmozhiyal. Design and
implementation of bi-diretional dc-dc converter for wind energy
system. Circuits and Systems. 2016. Pp. 3705-3722.
15. V. Senko, NV Panasenko. C31 Electronics and
microcircuitry: In 4 t. Volume 4. Book 1. Smlova electronics:
Jos. Manual / Ed. VI Senka. – K . : Caravel, 2012. – 640 p.
16. W. R. Erickson, D. Maksimovic. Fundamentals of
Power Electronics-Second Edition. Secaucus, NJ, USA: Klewer
Academic Publishers, 2000. – p. 883.
17. Kudrya S. Study of the battery charger from the wind
turbine / SA Kudrya, VI Bud'ko, VB Pavlov, AV Popov VE //
Vidnovlyuv Pavlenko. energy. – 2010. – № 4. – P. 5–10.
18. V.M. Golovko, V.P. Kohonyevych. Analysis layout
independent wind power systems with asynchronous generator /
Renewable Energy // Golovko V.M., Kohanyevych V.P. – 2015.
– Vol. 1. – № 43. – 37–40 c.
19. Mkhitaryan N.M. Analysis Features nekotorыh
synhronnіh and asynhronnыh generators USED IN kachestve
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 2 74
avtonomnіh sources of energy / N.M. Mkhitaryan, S.A. Kudrya,
N. Permynov, V.F. Budennыy // Vidnovlyuv. energy. – 2010. –
№ 2. – C. 7–9.
В.М.Головко, докт.техн.наук, В.П.Коханевич,
канд.техн.наук, Н.А.Шихайлов (Институт возобновляемой
энергетики НАН Украины, Киев), К.Сандовал (Националь-
ный технический университет Украины "Киевский политех-
нический институт им. Игоря Сикорского", Киев)
Анализ режимов работы автономной ветроэлектричес-
кой установки с асинхронным генератором с использо-
ванием импульсного устройства для зарядки аккумуля-
торных батарей на базе имитационного моделирования
В статье анализируется режим работы автономной вет-
роэлектрической установки с асинхронным генератором с
использованием импульсного преобразователя для зарядки
аккумуляторных батарей при различной скорости ветра.
При помощи моделирования определено влияние ширины
импульса на выходные показатели автономной системы.
Модель разработана на базе программного пакета Mat-
lab/Simulink. Библ. 19, рис. 9.
Ключевые слова: ветроэнергетика, ветроустановка, импу-
льсный преобразователь, зарядка аккумуляторной батареи.
Holovko V., prof., dokt.tekhn.nauk, Kokhanievych V.,
kand.tekhn.nauk, Shykhaylov M. (Institute of Renewable En-
ergy National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv),
Sandoval K. (National Technical University of Ukraine "Igor
Sykorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv)
Analyz the mode operation of a stand-alone wind turbine
with induction generator using pulse converter for charging
batteries based on simulation
The present article analyzes the mode operation of a stand-alone
wind turbine with induction generator using pulse converter for
charging batteries under different wind speeds. Using the
simulation model could be determined the influence of the pulse
with onto output characteristics of the stand-alone system. The
model was developed based on the software package Matlab /
Simulink. References 19, pictures 9.
Keywords: windenergi, wind turbines, pulse transformer,
charging the battery.
SYNOPSES
Stand-alone wind turbine systems with induction generator
can be used to supply power to remote areas from central system
consumer as having a relatively simple design, high reliability,
and not complicated scheme connection to work in parallel with
the electrical grid. At the same time, the induction generator
requires supplying reactive power to stator winding for self-
excitation, which is often supplied from capacitors block.
The most difficult task for the performance of wind turbine
with induction generator is the regulation of the tension and
frequency, which are influenced by the variations of wind speed
and keeping the indices of quality of electrical energy within
mode operation.
The present article analyzes the efficiency and performance
of the stand-alone wind turbine system with induction generator
and pulse converter for charging battery system through
simulation model. The model was developed with software
Matlab/Simulink program. Found that adjusting the duty cycle
signal between 0.1 up to 0.9 is possible to use the maximum
wind energy, which is transformed by the induction generator.
Стаття надійшла до редакції 23.05.17
Остаточна версія 09.06.17
|
| id | veorgua-article-63 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:03:16Z |
| publishDate | 2017 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/b6/42cad36f2457fba7511df1bdb8f5c7b6.pdf |
| spelling | veorgua-article-632026-07-18T06:32:08Z Analysis of operating modes of a stand-alone wind turbine with induction generator using pulse converter for charging batteries based on simulation Анализ режимов работы автономной ветроэлектрической установки с асинхронным генератором с использо- ванием импульсного устройства для зарядки аккумуляторных батарей на базе имитационного моделирования Аналіз режимів роботи автономної вітроелектричної установки з асинхронним генератором з використанням імпульсного пристрою для зарядження акумуляторних батарей на базі імітаційного моделювання Holovko, V. Kokhanievych, V. Shykhaylov, M. Sandoval, K. wind energy wind turbines pulse transformer charging the battery вітроенергетика вітроустановка імпульсний перетворювач зарядження акумуляторної батареї ветроэнергетика ветроустановка импульсный преобразователь зарядка аккумуляторной батареи Stand-alone wind turbine systems with induction generator can be used to supply power to remote areas from central system consumer as having a relatively simple design, high reliability, and not complicated scheme connection to work in parallel with the electrical grid. At the same time, the induction generator requires supplying reactive power to stator winding for selfexcitation, which is often supplied from capacitors block.The most difficult task for the performance of wind turbine with induction generator is the regulation of the tension and frequency, which are influenced by the variations of wind speedand keeping the indices of quality of electrical energy within mode operation.The present article analyzes the efficiency and performance of the stand-alone wind turbine system with induction generator and pulse converter for charging battery system throughsimulation model. The model was developed with software Matlab/Simulink program. Found that adjusting the duty cycle signal between 0.1 up to 0.9 is possible to use the maximum wind energy, which is transformed by the induction generator. В статье анализируется режим работы автономной ветроэлектрической установки с асинхронным генератором с использованием импульсного преобразователя для зарядкиаккумуляторных батарей при различной скорости ветра. При помощи моделирования определено влияние ширины импульса на выходные показатели автономной системы.Модель разработана на базе программного пакета Matlab /Simulink. У статті аналізується режим роботи автономної вітроелектричної установки з асинхронним генератором з використанням імпульсного перетворювача для зарядження акумуляторних батарей за різної швидкості вітру. За допомогою моделювання визначений вплив ширини імпульсу на вихідні показники автономної системи. Модель розроблено на базі програмного пакету Matlab /Simulink. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2017-06-14 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/63 Vidnovluvana energetika ; No. 2 (49) (2017): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 63-74 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 2 (49) (2017): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 63-74 Відновлювана енергетика; № 2 (49) (2017): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 63-74 2664-8172 1819-8058 uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/63/42 Copyright (c) 2017 V. Holovko, V. Kokhanievych, M. Shykhaylov, K. Sandoval https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | wind energy wind turbines pulse transformer charging the battery Holovko, V. Kokhanievych, V. Shykhaylov, M. Sandoval, K. Analysis of operating modes of a stand-alone wind turbine with induction generator using pulse converter for charging batteries based on simulation |
| title | Analysis of operating modes of a stand-alone wind turbine with induction generator using pulse converter for charging batteries based on simulation |
| title_alt | Анализ режимов работы автономной ветроэлектрической установки с асинхронным генератором с использо- ванием импульсного устройства для зарядки аккумуляторных батарей на базе имитационного моделирования Аналіз режимів роботи автономної вітроелектричної установки з асинхронним генератором з використанням імпульсного пристрою для зарядження акумуляторних батарей на базі імітаційного моделювання |
| title_full | Analysis of operating modes of a stand-alone wind turbine with induction generator using pulse converter for charging batteries based on simulation |
| title_fullStr | Analysis of operating modes of a stand-alone wind turbine with induction generator using pulse converter for charging batteries based on simulation |
| title_full_unstemmed | Analysis of operating modes of a stand-alone wind turbine with induction generator using pulse converter for charging batteries based on simulation |
| title_short | Analysis of operating modes of a stand-alone wind turbine with induction generator using pulse converter for charging batteries based on simulation |
| title_sort | analysis of operating modes of a stand-alone wind turbine with induction generator using pulse converter for charging batteries based on simulation |
| topic | wind energy wind turbines pulse transformer charging the battery |
| topic_facet | wind energy wind turbines pulse transformer charging the battery вітроенергетика вітроустановка імпульсний перетворювач зарядження акумуляторної батареї ветроэнергетика ветроустановка импульсный преобразователь зарядка аккумуляторной батареи |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/63 |
| work_keys_str_mv | AT holovkov analysisofoperatingmodesofastandalonewindturbinewithinductiongeneratorusingpulseconverterforchargingbatteriesbasedonsimulation AT kokhanievychv analysisofoperatingmodesofastandalonewindturbinewithinductiongeneratorusingpulseconverterforchargingbatteriesbasedonsimulation AT shykhaylovm analysisofoperatingmodesofastandalonewindturbinewithinductiongeneratorusingpulseconverterforchargingbatteriesbasedonsimulation AT sandovalk analysisofoperatingmodesofastandalonewindturbinewithinductiongeneratorusingpulseconverterforchargingbatteriesbasedonsimulation AT holovkov analizrežimovrabotyavtonomnojvetroélektričeskojustanovkisasinhronnymgeneratoromsispolʹzovaniemimpulʹsnogoustrojstvadlâzarâdkiakkumulâtornyhbatarejnabazeimitacionnogomodelirovaniâ AT kokhanievychv analizrežimovrabotyavtonomnojvetroélektričeskojustanovkisasinhronnymgeneratoromsispolʹzovaniemimpulʹsnogoustrojstvadlâzarâdkiakkumulâtornyhbatarejnabazeimitacionnogomodelirovaniâ AT shykhaylovm analizrežimovrabotyavtonomnojvetroélektričeskojustanovkisasinhronnymgeneratoromsispolʹzovaniemimpulʹsnogoustrojstvadlâzarâdkiakkumulâtornyhbatarejnabazeimitacionnogomodelirovaniâ AT sandovalk analizrežimovrabotyavtonomnojvetroélektričeskojustanovkisasinhronnymgeneratoromsispolʹzovaniemimpulʹsnogoustrojstvadlâzarâdkiakkumulâtornyhbatarejnabazeimitacionnogomodelirovaniâ AT holovkov analízrežimívrobotiavtonomnoívítroelektričnoíustanovkizasinhronnimgeneratoromzvikoristannâmímpulʹsnogopristroûdlâzarâdžennâakumulâtornihbatarejnabazíímítacíjnogomodelûvannâ AT kokhanievychv analízrežimívrobotiavtonomnoívítroelektričnoíustanovkizasinhronnimgeneratoromzvikoristannâmímpulʹsnogopristroûdlâzarâdžennâakumulâtornihbatarejnabazíímítacíjnogomodelûvannâ AT shykhaylovm analízrežimívrobotiavtonomnoívítroelektričnoíustanovkizasinhronnimgeneratoromzvikoristannâmímpulʹsnogopristroûdlâzarâdžennâakumulâtornihbatarejnabazíímítacíjnogomodelûvannâ AT sandovalk analízrežimívrobotiavtonomnoívítroelektričnoíustanovkizasinhronnimgeneratoromzvikoristannâmímpulʹsnogopristroûdlâzarâdžennâakumulâtornihbatarejnabazíímítacíjnogomodelûvannâ |