НЕЧЁТКАЯ ЛОГИКА И СОГЛАСОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ СО СКОРОСТЬЮ ПОТОКА ВЕТРА В УСЛОВИЯХ РУДНЫХ ШАХТ

Синчук Олег Николаевич

д-р техн. наук, профессор Кременчугского национального университета, г. Кременчуг

E-mail: seem@kdu.edu.ua

Бойко Сергей Николаевич

аспирант Кременчугского национального университета,

г. Кременчуг

E-mail: bsn1987@i.ua

FUZZY LOGIC AND COORDINATION MODES wind energy plant with a flow rate WIND IN ORE MINES

Oleg Sinchyk

Dr of Techn. Sciences, Professor of Kremenchug National University, Kremenchug

Sergey Boyko

Postgraduate Kremenchug National University, Kremenchug

АННОТАЦИЯ

Было проанализировано скорости потоков вентиляции рудных шахт. В результате принято решение построения закона управления с применением элементов нечетких множеств, что позволит реализовать контур регулирования частоты вращения ветрового колеса автоматического регулятора возбуждения на контроллере с поддержкой команд Fuzzy Logic и улучшить до оптимального качество регулирования мощности ветроустановки в условиях действий стохастических нагрузок ветра.

ABSTRACT

Analyzed the flow rates of ventilation ore mines. As a result of the decision of building control law with the use of elements of fuzzy sets, to realize the speed control loop wind wheel automatic excitation regulator controller with Fuzzy Logic and teams to improve the quality of the optimal power control wind turbine in action stochastic wind loads.

Ключевые слова: электропотребление; электрические установки; ветрогенератор; альтернативные источники энергии; нечёткая логика.

Keywords: power supply; electrical installations; wind turbine; alternative energy sources; fuzzy logic.

Важным условием повышения технико-экономических показателей ветроэнергетических установок (ВЭТУ) является соответствие характеристик агрегата ветровым режимам [2]. В настоящее время существует немало структур ВЭТУ реализирующих различные алгоритмы управления [3]. Связано это, прежде всего с тем, что при управлении ветровой энергетической установкой приходится сталкиваться с комплексом неопределенных исходных данных. То есть фактически ветроэнергетический агрегат работает по неуправляемому графику и, следовательно, особенностью «конструирования» систем автоматического управления ВЭТУ является то, что необходимо управлять нелинейным нестационарным объектом управления с неопределённым влиянием динамических ветровых нагрузок.

Разрешение этой проблемы видится в построении закона управления с применением элементов нечетких множеств, что позволит реализовать контур регулирования частоты вращения ветрового колеса автоматического регулятора возбуждения на контроллере с поддержкой команд Fuzzy Logic, улучшив качество регулирования мощности ВЭТУ [2].

При этом на вход нечеткого регулятора частоты вращения колеса предлагается подавать такие сигналы — угловую частоту вращения ветрового колеса ω_к, скорость ветрового потока V_в, производную от скользящего значения скорости ветра dV_вк/dt, которая исчисляется блоком вычисления скользящего среднего и его производной, оптимальное значение угловой скорости ω_опт, при котором от ветроколеса отбирается максимум мощности, причем ω_опт исчисляется блоком зависимости Р (ω). Выходным сигналом нечеткого регулятора является сигнал задания по напряжению U_зад, который будет входным сигналом для тривходового регулятора возбуждения, для которого входными сигналами также значение напряжения на выходе выпрямителя U и тока нагрузки I_н. Выходным сигналом канала регуляторов системы управления является сигнал тока возбуждения, который через блок управления возбуждением изменяет значение тока возбуждения ВЭТУ в соответствии с заданным законом.

При работе ВЭТУ в условиях шахт, скорость ветрового потока V_в не должна превышать величин, приведенных в табл. 1 [2].

Таблица 1

Скорость воздуха в горных подземных выроботка

Блок нечеткого логического вывода о значении напряжения задания можно представить в виде структуры, изображенной на рис. 1 [1].

Рисунок 1. Структура блока нечеткого логического вывода системы управления ВЭТУ

Определим диапазон изменения входных и выходных величин и проведем их лингвистическую оценку, согласно термов, которые занесены в табл. 2.

Таблица 2.

Характеристика входных и выходных величин математической модели нечеткого вывода о напряжении задания регулятора тока возбуждения ВЭТУ

Осуществим расчет параметров функции принадлежности входных величин и сведем их в таблице 3, и таблице 4.

Таблица 3.

Параметры функции принадлежности значения скорости ветра Х1

Таблица 4.

Параметры функции принадлежности входных Х2-Х4 и выходных величин

Для функционирования математической модели нечеткого логического вывода необходимо сформировать экспертную базу знаний нечетких правил, содержащую лингвистические правила зависимости Y=f(X). Базу знаний можно представить в виде [1]:

                                                                      ₍₁₎

где: ã_ij — нечеткий терм, которым оценивается переменная x_i в j-том правиле;

Θ_j — логическая операция, связывающая фрагменты j-ого правила;

m — количество правил в базе.

База знаний ключевых нечетких правил представлена в виде табл. 5:

Таблица 5.

База знаний нечетких правил

Таким образом было разработано базу знаний нечетких правил для согласования режимов работы ветроэнергетический установки со скоростью потока ветра в условиях рудных шахт.

Список литературы:

1.Заде Л. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближённых решений / Пер. с англ. Н.И. Ринго. Под ред. Н.Н. Моисеева и С.А. Орловского. — М.: Мир, 1976. — 165 с.

2.Синчук И.О., Бойко С.М., Щербак М.А. Обоснование возможности использования ортогональной ветровой установки в условиях подземных горных выработок шахт / Труды конференции CEE2012 — Алушта, 2012. — 215 с.

3.Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. / Я.И. Шефтер — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 200 с.