Bachelor's Thesis

Design of wind turbine regulator

Final Thesis 4.02 MB

Author of thesis: Bc. Wiktor Kowalczyk

Acad. year: 2018/2019

Supervisor: Ing. Jan Morávek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Michal Vrána, Ph.D.

Abstract:

The bachelor thesis deals with charge control of a lead acid battery driven by 300 W wind turbine. The thesis is divided into four parts. First deals with the issue of lead battery charge controllers and the definition of a regulator for a wind turbine with permanent magnet synchronous generator, including a description of the regulated system elements. The second part deals with measurments done on the given system. Third part describes the design, algorithms and regulator programming and the last part describes construction and testing of a built-in controller.

Keywords:

Wind turbine, controller, charging, PWM, battery, accumulator, Arduino, programming

Date of defence

07.06.2019

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student obhajoval bakalářskou práci na téma Návrh regulátoru pro větrnou turbínu. V prezentaci popsal jednotlivé typy regulátorů. Dále změřil provozní charakteristiky daného generátoru. Navrhl kompletní řešení regulátoru pro dobíjení olověného akumulátoru. Předvedl praktickou ukázku celého zařízení. Odpovědi na otázky oponenta měl připraveny, komise vytkla technické řešení paralelního regulátoru. Jinak zodpověděl beze zbytku.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical, Electronic, Communication and Control Technology (EECC Bc.)

Field of study

Power Electrical and Electronic Engineering (B-SEE)

Composition of Committee

doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Radoslav Cipín, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Petr Huták, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Bohuslav Bušov, CSc. (člen)
doc. Ing. Jan Bárta, Ph.D. (člen)
doc. Ing. František Veselka, CSc. (člen)
Ing. Jan Martiš, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jan Morávek, Ph.D.

Bakalářská práce studenta Wiktora Kowalczyka se zabývá návrhem a realizací regulátoru nabíjení olověného akumulátoru pro větrnou turbínu. Úvodní rešeršní část definuje možné způsoby uspořádání, základní koncepci a funkcionalitu regulátorů. Tato část je zpracována srozumitelně, místy však autor používá zjednodušené formulace a popisuje funkce v obecné rovině. Pravděpodobným důvodem těchto nedostatků je použití nevhodné zdrojové literatury (Wikipedie).
Navazující část zaměřená na měření parametrů generátoru větrné turbíny je zpracována srozumitelně. Naměřené grafické závislosti autor dále použil při návrhu parametrů regulátoru, což považuji za odpovědný technický přístup. Kapitola popisující návrh regulátoru je zpracována přehledně. Autor nejprve definuje základní funkční požadavky a následně popisuje způsob jejich naplnění, přičemž využívá kombinaci softwarově-hardwarového řešení.
Výsledný návrh DPS není dokonalý, nicméně odpovídá autorovým počátečním zkušenostem s návrhem a výrobou DPS a jak vyplývá z testů regulátoru, je ve výsledku funkční. Vzhledem k nevhodným povětrnostním podmínkám a také z časových důvodů nebylo možné regulátor otestovat dlouhodobě. Základní funkcionalita však byla laboratorně ověřena.
Jako vedoucí práce bych chtěl vyzdvihnout autorův aktivní přístup k řešení. Práce dle mého názoru splňuje všechny body zadání. Po formální stránce lze vytknout drobné gramatické chyby a stylistické nepřesnosti, v závěrečných kapitolách postrádám rozsáhlejší diskusi zvolených postupů při řešení. Kladně hodnotím kvalitu zpracovaných schémat a obrázků, které autor překreslil pro lepší rozlišení.
Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím 90 b. Points proposed by supervisor: 90
Display more

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Michal Vrána, Ph.D.

Předložená práce studenta Wiktora Kowalczyka s názvem „Návrh regulátoru pro větrnou turbínu“ se zabývá regulací nabíjení olověného akumulátoru napájeného ze synchronního generátoru větrné turbíny. Práce je členěna do několika na sebe postupně logicky navazujících částí. V první části student popisuje jednotlivé prvky systému a jejich provozní vlastnosti. V této části jsou taktéž popsány příklady možných technických řešení regulátoru nabíjení. Oceňuji, že student zde uvádí pouze relevantní informace týkající se bezprostředně tématu práce. V další části se student zabývá přípravou pracoviště a měřením provozních vlastností větrné turbíny. Výsledky jsou zpracované na odpovídající úrovni. Kladně hodnotím, že získaná data jsou následně použita při samotném návrhu parametrů regulátoru. Následuje část popisující samotný návrh regulátoru nabíjení. Zde jsou podrobně popsány jednotlivé části obvodového řešení podpořené potřebnými výpočty a schématy. Taktéž je zde detailně rozebráno softwarové řešení. V závěru praktické části práce student popisuje samotnou realizaci a oživení prototypu včetně testu provozních funkcí. Obvodový návrh a taktéž finální řešení DPS má řadu drobných nedostatků. Vzhledem k tomu, že v práci nejsou uvedeny podrobné výsledky testování nelze hodnotit do jaké míry mají vliv na správnou funkci zařízení.
Celkově je práce zpracována na dobré úrovni. Drobným nedostatkem nijak nesnižujícím celkovou úroveň práce je občasný výskyt ne zcela technických výrazů a gramatických chyb.  Z uvedených důvodů hodnotím práci kladně a doporučuji k obhajobě u SZZ. Práci hodnotím známkou A, 90 bodů. Topics for thesis defence:
  1. Jaká je frekvence spínání PWM u jednotlivých výkonových prvků a jakým způsobem byla určena hodnota proměnné AVG_NUM?
  2. Obdobné regulátory nabíjení se shodnou funkčností bývají realizovány s jedním spínacím prvkem umístěným paralelně k regulované soustavě. Jaký přínos má použití dvou spínacích prvků?
  3. V kapitole 3.1 Požadované funkce máte uveden požadavek na postupné přibrzďování při vysokých otáčkách. Z jakého důvodu tato funkce nebyla realizována?
Points proposed by reviewer: 90
Display more

Grade proposed by reviewer: A