Säädöstä, algoritmeista ja hakkureista

[topi]

Moi,

en tunne tuulivoimaloiden säätimiä ollenkaan, mutta osaan arvata mitä niissä voisi olla:

Tietyssä tuuliolosohteessa generaattorin energiantuotolla on maksimi, jolloin kierrosluku, vääntö, jännite ja virta on oltava oikein.

Tämän jäkeen hakkuripoweri lataamaan akkuja. Tai jos akkujen lataushyötysuhde ei ole optimissaan ko tehola niin välivarastoidaan teho muualle (tätä ei varmaankaan tartte).

Toi geniksen optimointi, onko noissa kontrollereissa jotain automaattisesti adaptoituvaa algoritmiä?

Entäs akkujen lataus, onko siellä oikeaa hakkuria gennarin ja patterien välissä?

Myöskin tasasuuntaussilta näyttää olevan yleisesti käytössä. Jos sen korvaisi fettitasurilla niin säästäisi 1,4 voltin häviön genisjännitteessä.

Tasuriin liittyy myös nopea sähkökuorman säätö. Jos tasurin jälkeen syöttää isoa lyyttiä, on virta aika kantikasta, joka saattaa pienentää hyötysuhdetta. Vähintäänkin se tekee sykkivää mekaanista kuormaa joka saattaa kuulua metelinä ja rasittaa mekaanisesti. Jos pistäisi väliin tehokorjainkytkennän, olisi geniksen vääntö lyhyelläkin aikavälillä vakio; tai jopa säädettävä.

Miten nämä featuret suhtautuu nykyisiin säätimiin?
Jos niillä voisi parantaa hyötysuhdetta, voisin avustaa tai suunnitella testijärjestelmän... Ei ole mitään rakettitiedettä

Topi

 

[topi]

Yksi lisäidea tuli mieleen:

Kun kerta tuulenkaappaushyötysuhde on kiinteäkulmaisessa potkurissa riippuvainen potkurin kierrosnopeuksesta, kannattaa muuttuvissa tuuliolosuhteissa mahdollisimman nopeasti pysyä kierroslukujen kanssa optimissa (seurata tavoitearvoa).
Jos generaattorin inertia on niin iso että kiihtyminen kestää kauan, niin sinä aikana hyötysuhde on alhaisempi.

Tätä voisi kompensoida kiihdyttämällä generaattoria sähköisesti (Generaattori toimii myös moottorina (sopivalla kytkennällä)). Tällöin tuulenkaappaushyötysuhde on nopeammin maksimissaan ja intertiaan tungetun energian saa takas kun tuulennopeuden tippuessa jarruttaa generaattoria sähköisesti (tuulennopeuden tippuessakin kannatanee seurata optimikierroslukua mahdollisimman tiukasti).

Ja vielä yksi lisää:
Kestomagneettigeneraattori muistuttaa kovasti PMAC tai PMDC servomoottoria.
Servoissa käytetään yleisesti Field Oriented Control (FOC) säätöä Space Vector moduloinnilla, jolla saadaan pari kymmenystä enempi vääntöä kuin 3-vaihe sinisyötöllä.

Generaattorikäytössä voisi toteuttaa saman idean (servojakin voi jarruttaa, jolloin energian saa ulos jarruvastukseen), jolloin gennarin maksimivääntöä voinee nostaa. Eli pärjäisi pikkasen pienemmällä generaattorilla, tai voisi laittaa vähän isommat lavat.

Oheisista linkeistä löytyy tietoa BL-moottoreista ja niiden ohjaamisesta:

http://focus.ti.com/lit/ml/sprb167a/sprb167a.pdf
http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00885a.pdf
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DesignCenter/00896f.pdf

Onko täällä Spice-käyttäjiä (erityisesti LTSpice (http://www.linear.com/designtools/software/ltspice.jsp))?
Olen tehnyt ko työkalulla mallin kestomagneettimoottorista (3-vaihe), joka toimii myös generaattorina (kaksisuuntaiset interaktiot ja kelainduktanssit+resistanssit ja roottori-inertia mukana).
Jos jossain olisi valmiina tuulen-nopeus <=> lapojen vääntö/pyöriminen mallia, voisi nää istuttaa yhteen ja simuloida eri tilanteita ja kytkentöja suhteellisen tarkasti.
Tai jos jollain on pistää linkkejä kaavoihin, voinen itsekin sen puuttuvan komponentin vääntää...

-- Topi

 

[Puuha]

Rotorin kierrosnopeus määrittää generaattorin nimelliskierrosluvun kanssa ulos saatavan jännitteen ja tuulen nopeus määrittää ulossaatavan tehon. Ellen väärin muista tulen nopeuden kaksin kertaistuminen nostaa kolminkertaiseksi tuulen tehon.

 

[topi]

Juu tohon tuuli vs teho löytyy kyllä kaavoja.

Jos saisi laskettua vääntömomentin annetulla tuulennopeudella ja potkurin kierrosluvulla, niin sitten saisin sen Spice-mallin toimimaan.

Sen kaavan ois syytä ottaa huomioon myös sakkaaminen yms.

Samoin jos lapakulman säädön saisi inputiksi, voisi mallia käyttää myös säätyvälapaisiin potkureihin.

-- Topi

 

[topi]

Tein mallin väärällä kaavalla, jotta pääsee kokeilemaan sen toimivuutta.

http://linux.topisoft.fi/~topi/Tuuligenis.zip
Toimii LTSpicellä, kannattaa opetella käyttämään tota loistavaa ja ilmaista työkalua.

-- Topi

 

[Puuha]

Ilmanpaineen vaihtelut vaikuttavat jopa 20% tuottoon. Tosin täysin optimaalista ei voi edes rakentaa.

 

[NdFeB]

Näyttäisi perusteet olevan hallussa.

Periaatteessahan säätö on todella yksinkertainen, pidetään vain kuormitusta säätämällä kokoajan roottori tehokäyränsä huipulla. Käytännössä homma on helppoa verkkotaajareilla, kun niihin voi valmiiksi ohjelmoida voimalan kuormituskäyrän(eli miten paljon tehoa otetaan milläkin kierrosluvulla). Muut tapaukset kestomagneettigeneraattorin kanssa eivät ole joko yksinkertaisia tai halpoja (valmis mppt säädin maksaa hemmetisti).

Itselläni on projektimyllyssä generaattori liukurengasmoottorista valmistettu. Siinä kuormituksen pitäminen optimaalisena on helppoa; magnetointivirtaa säätämällä saadaan suoraan säädettyä generaattorin lämpövastuksille syöttämä teho.

Tuon generaattorilla kiihdytyksen kyllä unohtaisin, kunnollisessa mastossa tuulen nopeus ei yleensä vaihtele kovin nopeasti, joten häviöt jotka johtuvat siitä, ettei roottori ole tehokäyränsä huipulla ovat minimaaliset.

Vääntömomentin spice-malliisi saat laskettua, kun tiedät simuloimasi roottorin optimaalisen TSR:n. Siitä sitten lasket roottorin kierrosluvun tietyllä tuulennopeudella, ja vääntömomentin saat laskettua tehon kaavasta jakamalla tehon kulmataajuudella.

 

[topi]

Tosta kuormituksen säätämisestä.

Kuinka paljon hyötysuhdetta ja tehoa hukkuu halpissäätimessä verrattuna mppt säätimeen?

Topi

 

[NdFeB]

Tarkoitin edellisessä viestissä, että säädin on joko rakennettava itse, tai hankittava isolla rahalla.. Halpissäätimiä en ainakaan tiedä että missään olisi tarjolla, tietääkö joku muu?

 

[maanma]

Tämä saksassa suunnitelu ja kiinassa kasattu säädin on edullinen http://www.prevent-germany.com/laderegler/solarladeregler-laderegler-solar-mpp-225-duo-fuer.html

Sen ohje sanoo, että säädin vaurioituu jos ensiöpuolella on jännite ja toisiopuolta ei ole kytketty akkuun.

 

[NdFeB]

Tämä saksassa suunnitelu ja kiinassa kasattu säädin on edullinen http://www.prevent-germany.com/laderegler/solarladeregler-laderegler-solar-mpp-225-duo-fuer.html

Sen ohje sanoo, että säädin vaurioituu jos ensiöpuolella on jännite ja toisiopuolta ei ole kytketty akkuun.

En osaa saksaa kovin hyvin, mutta näyttäisi, että tuo  on aurinkopaneelin mppt-säädin. Tuulivoimalan mppt säädin on taas hieman toisenlainen eläin.

edit. korjatu kirotusvirhet

 

[maanma]

Niinpä tuo näyttää. Aikaisemmin samasta löytyi tuuli+aurinko combi säädin tuohon hintaan. Sellainen tulee PWG generaattorin kanssa.

 

[NdFeB]

Sellainen tulee PWG generaattorin kanssa.

Mikä tämä PWG gene oikeen on? En ole kuullutkaan.