Проєкт автоматизації роботою вітряних турбін. Система автоматизованого регулювання навантаженням

Abstract

UA : Метою роботи є розробка та дослідження системи автоматизації вітряної турбіни з функцією автоматизованого регулювання навантаження. У ході виконання роботи було проведено аналіз сучасного стану вітроенергетичної галузі України та визначено експлуатаційні зони ВЕУ залежно від швидкості вітру. Розроблено математичну модель динамічних режимів роботи вітротурбіни з урахуванням аеродинамічних характеристик ротора та параметрів синхронного генератора. Виконано параметричний синтез оптимального PID-регулятора контуру навантаження методом Ціглера-Ніколса, що дозволило забезпечити стабільний аперіодичний перехідний процес із часом регулювання 0,3 с. Обґрунтовано комплекс технічних засобів САУ на базі ПЛК Siemens SIMATIC S7-1200. Розроблено функціональну та принципову електричну схеми підключення, а також реалізовано заходи з охорони праці, промислової, пожежної та екологічної безпеки. Розрахунок техніко-економічної ефективності підтвердив доцільність модернізації із терміном окупності проекту 6 років.ЕN : The aim of the work is to develop and analyze an automation system for a wind turbine with an automated load regulation function. In the course of the research, an analysis of the current state of the wind energy sector in Ukraine was conducted, and the operational zones of the wind turbine were determined depending on wind speed. A mathematical model of the wind turbine's dynamic operating modes was developed, taking into account the aerodynamic characteristics of the rotor and the parameters of the synchronous generator. Parametric synthesis of the optimal PID controller for the load loop was performed using the Ziegler-Nichols method, which ensured a stable aperiodic transient process with a settling time of 0.3 s. The automation hardware suite was justified based on a Siemens SIMATIC S7-1200 PLC. Functional and schematic electrical connection diagrams were developed, and measures for occupational health, industrial, fire, and environmental safety were implemented. Finally, the calculation of techno-economic efficiency confirmed the viability of the modernization project, with a payback period of 6 years.