بخشی از مقاله
چکیده
در مزرعه هاي بادي از تکنولوژي ماشین هاي سرعت متغیر براي ارتقاي کارایی ژنراتورهاي برق استفاده می شود. ژنراتورهاي القایی از دو سو تغذیه در زمره ماشین هایی هستند که در سطح گسترده به کار گرفته می شوند واز همین رو فاکتورهاي پایداري آنها در عمل مورد آزمون و تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. استفاده از این تکنولوژي ها باعث می شود که نیاز به بررسی رفتار توربین هاي بادي تحت اغتشاشات و اختلالات مختلف در نقاط کار مختلف بالا رود. در این مقاله به بررسی و تحلیل پایداري در حضور یک اختلال کوچک و یکاختلال بزرگ در نقاط کار مختلف پرداخته شده است. هدف از این بررسی، تاثیر نقاط کار مزارع بادي بر مشخصات دینامیکی می باشد، شبیه سازي هاي انجام شده با استفاده از نرم افزار ABعA1ق انجام شده است.
واژه هاي کلیدي : نیروگاه بادي ، ژنراتور القایی دو سو تغذیه ، پایداري گذرا ، خطا
-1 مقدمه
در جهان امروز انرژي به عنوان یکی از مهمترین فاکتورهاي لازم براي توسعه به شمار می رود. در این میان افزایش قیمت نفت، مشکل روند گرمایش زمین، آلودگیهاي ناشی از مصرف سوخت هاي فسیلی، تمام شدنی بودن سوخت هاي فسیلی در آیندهاي نه چندان دور و مسئله امنیت انرژي و ... همه و همه باعث رویکرد بشر به منابع جدید و تجدید پذیر انرژي شده است. در این میان انرژي باد به عنوان یک منبع تجدیدپذیر، پاك، ارزان و داراي پتانسیل بسیار زیاد مورد توجه قرار گرفته است. بر طبق تخمین ها سالانه 10 میلیون مگاوات انرژي در بادهاي کره زمین وجود دارد.[1,2]در نیروگاه هاي بادي از تکنولوژي ماشین هاي سرعت متغیر براي ارتقاي کارایی ژنراتورهاي برق استفاده می شود.ژنراتورهاي القایی از دو سو تغذیه در زمره ماشین هایی هستند که در سطح گسترده به کار گرفته می شوند واز همین رو فاکتورهاي پایداري آنها در عمل مورد آزمون و تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند.
در این مقاله به بررسی و تحلیل پایداري در حضور یک اختلال کوچک و یک اختلال بزرگ در نقاط کار مختلف پرداخته شده است. هدف از این بررسی، مقایسه مشخصات دینامیکی مزرعه هاي بادي که در آنها از تکنولوژي فوق الذکر استفاده شده می باشد.در همین راستا از مدلی همراه با جزئیات از یک توربین بادي و طرح هاي کنترلی مربوط به آن براي شبیه سازي ژنراتورهاي به کار گرفته شده در یک مزرعه بادي در ابعاد واقعی استفاده شده است.فن آوري کنترل پیشرفته می تواند به بهبود عملکرد توربین کمک کرده و در نتیجه باعث طول عمر آن شود.[3]توربین هاي بادي بیانگر بالاترین حد تکنولوژي در تولید انرژي الکتریکی تجدید پذیر می باشند. در ده هاي اخیر راه حل هاي مختلفی با هدف دست یابی به انرژي بادي در حدمطلوب به کار گرفته شده است. به دلیل تغییرات سرعت باد از تکنولوژي توربین هاي با سرعت متفاوت استفاده می شود.به طور مشخص در این زمینه می توان ژنراتورهاي القایی از دو سو تغذیه - نعًخ - و ژنراتورهاي سنکرون مجهز به کانورتور را نام برد.[4]
-2 تشریح روابط ریاضی و معادلات حاکم
از فیزیک به یاد داریم که انرژي جنبشی عبارت است از:[5]
شکل - 1 - را در نظر بگیرید، فرض کنیم این شکل هواي ورودي و خروجی از یک توربین را نشان می دهد. همچنین فرض کنیم هواي ورودي تراکم ناپذیر ، یکنواخت و در حالت مانا باشد. اگر از اصطکاك صرفنظر کنیم و فرض کنیم تعداد تیغه هاي روتور نامتناهی باشد، توان یک ستون استوانه اي باد که از سطح مقطع A مترمربع با سرعت V متر بر ثانیه عبور می کند عبارتست از:
در معادله فوق ، ρ چگالی هوا بر حسب و A سطح مقطع جاروب شده توسط پره هاي توربین است .
یک توربین باد نمی تواند تمام توان باد را دریافت کند زیرا این بدین معنی است که باد بعد از توربین باید سرعت صفر داشته باشد. اگر سرعت باد را قبل از ورود به توربین و سرعت آن را درست بعد از عبور از توربین در نظر بگیریم - شکل - 1نیروي وارد بر توربین تفاوت اندازه حرکت ها است.در نتیجه توان حاصل از باد در توربین بادي عبارتست از: از طرفی توان دریافت شده توسط توربین عبارتست ازاختلاف انرژي جنبشی بین دو جریان هواي قبل از توربین و پس از توربین ، یعنی :
