پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
دانلود کنترل توربین بادی DFIG با استفاده از کنترل مستقیم بردار جریان
چکیده:
توربین بادی ژنراتور القایی از دو سو تغذیه (DFIG) یک توربین بادی سرعت متغیر است که بطور گسترده ای امروزه در صنعت مدرن توان باد مورد استفاده قرار می گیرد. در حال حاضر توربینهای بادی DFIG تجاری با فن آوری که در یک دهه قبل توسعه یافته اند مورد استفاده قرار میگیرند. اما در این مقاله نشان خواهد داد که یک محدودیت در روش کنترل برداری مرسوم وجود دارد. این مقاله یک روش کنترل مستقیم بردار جریان در یک توربین بادی DFIG ارائه می دهد بر اساس یک استراتژی کنترل یکپارچه برای گسترش استخراج انرژی باد، توان راکتیو و پشتیبانی از ولتاژ شبکه توربین بادی می باشد. یک سیستم شبیه سازی گذرا با استفاده از شبیه سازی سیستم قدرت برای تاثیر روش پیشنهادی انجام شده است. روش کنترل مرسوم با روش کنترل پیشنهادی برای کنترل توربین بادی DFIG تحت هر دو شرایط وزش شدید باد و ثابت بودن باد مقایسه شده است. این مقاله نشان خواهد داد که تحت کنترل مستقیم برادار جریان سیستم DFIG یک عملکرد برتر در ابعاد مختلف خواهد داشت.
کلمات کلیدی: کنترل ولتاژ لینک dc، کنترل مستقیم بردار جریان، ژنراتور القایی از دو سو تغذیه، توربین بادی، کنترل ژشتیبان ولتاژ شبکه، استخراج حداکثر توان، کنترل توان راکتیو.
مقدمه:
در حال حاضر توربینهای بادی مبتنی بر ژنراتور القایی از دو سو تغذیه در نیروگاههای بزرگ در آمریکای شمالی مورد استفاده قرار می گیرند. دلایل متعددی جهت استفاده از توربینهای بادی DFIG وجود دارد که در این میان می توان به افزایش قابلیت جذب انرژی توربین، کاهش تنش ساختار مکانیکی، کاهش سر و صدا و کنترل توان اکتیو و راکتیو برای ادغام بهتر با شبکه اشاره کرد.
با این حال جذب و تبدیل انرژی از باد توسط توربین بادی DFIG به شدت به اینکه چگونه توربین بادی در شرایط مختلف باد کنترل شود وابسته است. در حال حاضر توربین های بادی DFIG تجاری به طور عمده با استفاده از فن آوری که در یک دهه قبل بوجود آمده است استفاده میشوند [2]و[4] بر اساس استاندارد و جدا از مکانیزم کنترل بردار می باشد. این مقاله نشان می دهد که روش کنترل برداری مرسوم برای مبدل سمت شبکه توربین بادی DFIG محدودیت وجود دارد. هنگامی که عملکرد مبدل فراتر از محدوده مدولاسیون خطی باشد ضعف بیشتری مشهود می شود. این وضعیت همچنین به تازگی توسط مطالعات بسیاری در برنامه های مختلف گزارش شده است. در [5] نشان داده میشود که از طریق مطالعات تجربی و نظری روش کنترل مرسوم نسبت به مبدل عدم قطعیت حساس تر است. در [6]-[8] گزارش شده که مزارع بادی بدلیل تغیرات متناوب باد منجر به نامتعادلی و اعوجاج هارمونیکی می شوند. در [9] نکته ای که باید به آن اشاره کرد آن است که مشکل برای تنظیم پارامترهای PI برای روش کنترل برداری مرسوم در برنامه STATCOM می باشد. در [10] نکته ای که اشاره شده است توانایی تخمین تغییرات پارامترهای سیستم جهت افزایش عملکرد روش کنترل برداری مرسوم برای یک برنامه میکرو شبکه است.
در این مقاله توسعه یک مکانیزم برای بهبود کنترل توربین بادی DFIG با روش کنترل مستقیم بردار جریان می باشد. سپس بر اساس ساختار کنترل پیشنهادی، کنترل سیستم DFIG یکپارچه توسعه داده شده است از جمله کنترل استخراج حداکثر توان باد، کنترل توان راکتیو و کنترل پشتیبانی از ولتاژ شبکه می باشد. در ادامه بخش های مختلف مقاله ابتدا به معرفی پیکربندی کلی از یک سیستم DFIG و ساختار کنترلی در بخش دوم می باشد. سپس در بخش سوم به ارائه کنترل مستقیم بردار جریان و کنترل برداری مرسوم برای یک مبدل سمت شبکه DFIG می پردازد. کنترل مبدل سمت روتور(RSC) در بخش چهارم ارائه شده است. در بخش پنجم یکپارچه سازی کنترل GSC و RSC برای استخراج حداکثر توان، کنترل توان راکتیو و کنترل پشتبان از ولتاژ شبکه می باشد. مطالعات شبیه سازی برای مقایسه عملکرد توربین بادی با کنترل مستقیم و کنترل برداری مرسوم تحت شرایط تغیر باد و ثابت بودن باد در بخش ششم انجام می شود. در نهایت نتیجه گیری مقاله با خلاصه ای ا نکات اصلی می باشد.
بخش دوم: کنترل سیستم الکتریکی/مکانیکی و کنترل یکپارچه DFIG
یک توربین بادی DFIG در درجه اول شامل سه بخش است: یک توربین بادی چرخنده، یک ژنراتور القایی و یک مبدل الکترونیک قدرت (شکل1) [2]و[4]. در توربین بادی چرخنده وظیفه پره های توربین گرفتن انرژی باد است که پس از آن از طریق یک جعبه دنده(گیربکس) به ژنراتور القایی منتقل می شود، ژنراتور القایی دارای یک استاندارد است که روتور چرخان ماشین القایی با سیم پیچهای استاتور به طور مستقیم به شبکه متصل شده و سیم پیچ روتور از طریق یک مبدل فرکانس به شبکه متصل می شوند.
مبدل فرکانس توسط دو مبدل منبع ولتاژ RSC و GSC با یک لینک dc ساخته شده است.
کنترل در یک نیروگاه بادی DFIG دارای سه قسمت اصلی است: قسمت ژنراتور، قسمت توربین بادی و قسمت نیروی باد (شکل1) در قسمت ژنراتور تنظیم کنترلرهای RSC و GSC برای رسیدن به اهداف زیر است:
1-استخراج حداکثر انرژی از باد 2-هماهنگی و انتطباق با تقاضای کنترل نیروگاه بادی، کنترل GSC برای ثابت نگه داشتن ولتاژ لینک dc و تنظیم جذب توان راکتیو از شبکه توسط GSC. در قسمت توربین یک کنترل کننده سرعت و یک کنترل محدود کننده توان وجود دارد. در سرعت پایین باد کنترل سرعت یک مرجع توان به RSC بر اساس اصل حداکثر استخراج توان می دهد. در سرعت زیاد باد، کنترلر محدود کننده توان زاویه گام پره های توربین را برای جلوگیری از بیش از حد شدن توان نامی توربین بادی افزایش یا کاهش می یابد. در قسمت نیروگاه بادی تولید توان بر اساس نیاز شبکه تعیین شده است. سیستم کنترل مرکزی از توان مرجع به هر یک از توربینها در صورت نیاز توان می فرستد. در حالی که سیستم کنترل محلی توربین اطمینان می دهد که توان مرجع به سطح کنترل مرکزی رسیده است.
کنترل مستقیم بردار جریان و کنترل بردار ی مرسوم GSC:
در یک توربین بادی DFIG کنترلر GSC برای کنترل لینک dc ولتاژ و کمک به کنترل توان راکتیو یا کنترل ولتاژپشتیبان شبکه، سیستم DFIG به طور کلی است.
Control of DFIG Wind Turbine With Direct-Current
Vector Control Configuration
Shuhui Li, Senior Member, IEEE, Timothy A. Haskew, Senior Member, IEEE, Keith A. Williams, and
Richard P. Swatloski
Abstract—The doubly-fed induction generator (DFIG) wind turbine is a variable speed wind turbine widely used in the modern
wind power industry. At present, commercial DFIG wind turbines
primarily make use of the technology that was developed a decade
ago. But, it is found in this paper that there is a limitation in the conventional vector control technique. This paper presents a directcurrent vector control method in a DFIG wind turbine, based on
which an integrated control strategy is developed for wind energy
extraction, reactive power, and grid voltage support controls of
the wind turbine. A transient simulation system using SimPowerSystem is built to validate the effectiveness of the proposed control
method. The conventional control approach is compared with the
proposed control technique for DFIG wind turbine control under
both steady and gust wind conditions. The paper shows that under
the dc vector control configuration, a DFIG system has a superior
performance in various aspects.
Index Terms—DC-link voltage control, direct-current vector
control, doubly-fed induction generator (DFIG) wind turbine,
grid voltage support control, maximum power extraction, reactive
power control.
این فایل ورد (word) ترجمه در 20 صفحه و فایل اصلی لاتین pdf مقاله در 11 صفحه به خدمتتون ارائه میشود.