Registration Number
0826U005455, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
popup.evolution
o
Чому дисертація має статус "Запланована"?
Title
Automation of a Wind Power Plant to Improve Its Efficiency and Dynamic Characteristics
Author
Nazarii Kurylko,
popup.head Roman Fedoryshyn
popup.opponent Volodymyr Holovko
popup.opponent Andriy Bublikov
popup.review Igor Shchur
popup.review Taras Boyko
popup.rada
Lviv Polytechnic National University
Description
Дисертаційну роботу присвячено розв’язанню актуального наукового завдання підвищення ефективності та покращення динамічних характеристик керування активною та реактивною потужністю вітрової електростанції (ВЕС) на основі масштабованої багатотурбінної моделі, методу ідентифікації її параметрів, методу розподілу потужності на рівні контролера електростанції та методики модельно-орієнтованої реалізації контролера на цільових платформах.
Контролер рівня ВЕС координує розподіл активної та реактивної потужності між турбінами та забезпечує виконання команд оператора системи передачі в точці загального приєднання. Для розроблення його алгоритмів бракує моделі, яка поєднує індивідуальний опис турбін з обчислювальною ефективністю: агреговані моделі не відтворюють поведінку окремих турбін, а детальні електромеханічні моделі непридатні для тривалих сценаріїв із десятками турбін. Перехід від моделі контролера до промислової реалізації також залишається фрагментованим.
Розроблено масштабовану модель ВЕС, у якій кожна турбіна описується кривою потужності та аперіодичними ланками першого порядку з режимно-залежними сталими часу для активної (TP, TPL) та реактивної (TQ) потужності з урахуванням PQ-обмежень, електричних втрат і машини станів турбіни. Модель доповнено стохастичним генератором корельованого вітрового поля на основі процесу Орнштейна–Уленбека. Вона параметризується приблизно 20–25 параметрами, придатна для сценаріїв тривалістю 5–30 хв із десятками турбін і має лінійну масштабованість обчислювальних витрат. Валідація на еталонній моделі NREL 5 MW показала нормовану похибку не більше 4,2 % в необмеженому режимі та 0,02 % в режимі обмеження потужності.
Запропоновано структурований метод ідентифікації сталих часу моделі: TP — за реакцією турбіни на турбулентний вітер, TPL — за ступінчастою зміною обмеження потужності. Метод не потребує детальних аеродинамічних та електромеханічних характеристик турбіни і враховує залежність TP від середньої швидкості вітру та інтенсивності турбулентності.
Удосконалено метод розподілу активної та реактивної потужності на рівні контролера ВЕС, який враховує індивідуальну доступну потужність, PQ-обмеження та обмеження швидкості зміни команд кожної турбіни. Для активної потужності на основі пропорційно-рампового розподілу синтезовано двофазний алгоритм, що поєднує швидкий розподіл у перехідному процесі з перерозподілом навантаження в усталеному режимі; для реактивної потужності розроблено алгоритм розподілу за індивідуальними межами Qmin,i та Qmax,i у режимах Q, cos φ та U. Моделювання ВЕС потужністю 50 МВт для трьох рівнів обмеження генерації (30, 50 і 75 %) підтвердило ефективність алгоритму: за 75 % обмеження час входження у 2 %-допуск зменшився з 62,8 до 29,1 с, а перерегулювання – з 7,1 до 0,1 %.
Розроблено методику модельно-орієнтованої реалізації контролера: від моделі MATLAB/Simulink через автоматичну генерацію коду C/C++ до DLL-бібліотек за інтерфейсом додатка G стандарту IEC 61400-27-2, сумісних із DIgSILENT PowerFactory та PSCAD. Паралельна верифікація моделі та DLL підтвердила їхню обчислювальну еквівалентність, що забезпечує єдину кодову базу — від моделювання до промислового розгортання.
Результати впроваджено у ТЗОВ «МІТА-ТЕХНІКА» та в навчальний процес кафедри автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій Національного університету «Львівська політехніка».
Registration Date
2026-10-16
popup.nrat_date
2026-10-16 / 2026-10-16
