Performance enhancement of a cross-flow turbine using a synchronous generator with a multi-stage rectifier

2025

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.18686/cest517
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

The high wind energy potential and the large number of remote settlements in Kazakhstan sustain interest in wind power installations. The vertical-axis cross-flow wind turbine is well adapted to local wind regimes, operating efficiently in the wind speed range of 3 to 30 m/s. However, conventional generator designs do not ensure optimal turbine loading across this range. This study explores the possibility of improving cross-flow wind turbine performance by replacing the conventional synchronous generator with a rectifier (SGR) with a synchronous generator featuring a multi-stage rectifier (SGMR), utilizing automotive alternators. The operating modes of the cross-flow wind turbine with SGMR were analyzed using a mathematical model developed in Excel. A physical modeling approach was proposed, where cross-flow wind turbines were simulated using DC motors, enabling investigation of generator behavior at wind speeds ranging from 3 to 26 m/s. Experimental tests on a physical setup demonstrated good agreement with the mathematical simulations. The influence of the number of rectifier stages, rated power, and rotational speed of the SGMR on cross-flow wind turbine performance was evaluated. Recommendations were developed for selecting optimal generator parameters for use with small-scale wind turbines. Model adequacy was confirmed by comparing the results of experimental studies of SGMR operating modes with the corresponding calculated data.