بخشی از مقاله
چکیده _ سیستم تبدیل انرژی باد - WECS - بر اساس ژنراتور القایی دو سو تغذیه - DFIG - در حال حاضر یکی از منابع ارزان قیمت و کارآمد انرژی در مقایسه با دیگر مدلهای ژنراتور توربین باد است. ردیابی نقطه بیشینه توان - MPPT - یکی از موضوعات برجسته در رابطه با توربین های بادی - WT - مبتنی بر ژنراتور القایی دو سو تغذیه - DFIG - است. در این مقاله از یک سیستم MPPT بدون سنسور مبتنی بر منطق فازی - FLC - برای WECS استفاده شده است.
کنترل کننده پیشنهادی به طور دقیق حداکثر توان را در سرعت های باد پایین تر از سرعت نامی توربین بادی ردیابی کرده است و همچنین قدرت نامی را در سرعت های باد بالاتر از سرعت نامی توربین بادی حفظ کرده است. به منظور افزایش کاراییFLC-MPPT ، بهینه سازی شده توسط الگوریتم ژنتیک - GA - انجام شده است به طوری که ردیابی نقطه بهینه مطلوب انجام شود. مدل DFIG همراه با کنترل کننده سیستم مربوطه با استفاده از MATLAB / SIMULINK شبیه سازی شده است. در نهایت، نتایج شبیه سازی به وضوح مناسب بودن عملکرد MPPT بدون سنسور FLC-GA پیشنهاد شده را برای جذب حداکثر توان انرژی باد نشان خواهد داد.
1 مقدمه
. با توجه به محدودیت منابع انرژی بر پایه فسیلی و همچنین انتشار گازهای گلخانه ای توسط نیروگاه های فسیلی ، تولید برق بر اساس منابع انرژی تجدید پذیر، به ویژه انرژی باد، در دهه های گذشته به شدت مورد توجه بوده است. در سال های اخیر، توربین های بادی - WTs - به سرعت در حال توسعه و گسترش در سیستم های قدرت هستند [1] ، طبق پیش بینی ها تا سال 2040 بین 10 الی 40 درصد برق جهان از انرژی باد استحصال خواهد شد.
[2] بسیاری از مسائل مهم در طراحی سیستم های تبدیل انرژی باد - WECS - پیش رو می باشند . اولین آنها تغییرات وسیع سرعت باد و نحوه برخورد آن با سطح پره های توربین است که هرگونه اندازه گیری مستقیم سرعت باد موثر را با مشکل مواجه می کند 3]، .[4 علاوه بر این، استفاده از سنسورهای مکانیکی ، هزینه دستگاه و تعمیر و نگهداری آن را افزایش داده و قابلیت اطمینان WTs را کاهش می دهد .[6-4]
رویکرد این مقاله برای محاسبه سرعت باد بر اساس تکنیک منطق فازی با استفاده از کنترل سرعت و گشتاور روتور DFIG است . سیگنال سرعت روتور می تواند توسط بسیاری از روش های مختلف بدست آید . مانند سنسور سرعت و تخمین گر سرعت حلقه باز است که هر دوی آنها دارای معایبی هستند. اولین رویکرد مساله اتصال مکانیکی با هزینه بالا برای استفاده از سنسور همراه با یک کابل اتصال نشان می دهد. رویکرد دوم، وابستگی شدیدی به پارامترهای ماشین برای برآورد دقیق سرعت را به دنبال دارد .[10] تخمین سرعت حسگر DFIG و برآورد شرایط آن با استفاده از اتصال روتور و شعاع هوا، دارای نقایص متعددی هستند.
در حقیقت، اگر ژنراتور در نزدیکی سرعت سنکرون عمل کند، روتور آن با ولتاژ فرکانس پایین عمل می کند که این حالت نمی تواند یک مقدار خروجی دقیق ارائه دهد. بر این اساس، نتایج نامطلوب خواهد بود 11]، .[12 این مقاله ردیاب نقطه بیشینه توان - MPPT - برای DFIG را ارائه می دهد که می تواند اشتباهات انحراف پارامترهای دستگاه را در نظر بگیرد .[13] سرعت روتور DFIG برای به دست آوردن حداکثر توان خروجی بدون حسگر در نظر گرفته شده است .[17-14] در واقع، عملکرد سیستم مرجع مدل حلقه بسته را بهبود می بخشد.
هدف اصلی این مقاله، گرفتن حداکثر قدرت از توربین بدون استفاده از سنسور است. در این راستا، این مقاله یک سیستم ردیاب حداکثر توان MPPT بدون سنسور مبتنی بر کنترل کننده فازی - FLC - برای ژنراتور القایی دو سو تغذیه - DFIG - ارائه داده است . کنترل کننده پیشنهادی به طور دقیق حداکثر توان را در سرعت های باد کمتر از سرعت نامی توربین بادی ردیابی کرده است و همچنین توان نامی را در سرعت های باد بالاتر از سرعت نامی توربین بادی حفظ کرده است.
به منظور افزایش کارایی FLC-MPPT، بهینه سازی شده توسط الگوریتم ژنتیک - GA - انجام شده است . به طوری که ردیابی نقطه بهینه مطلوب انجام گردد . لازم به ذکر است که مدل DFIG همراه با کنترل کننده سیستم مربوطه با استفاده از شبیه سازی شده است. همچنین نتایج شبیه سازی به وضوح عملکرد مطلوب MPPT بدون سنسور FLC-GA پیشنهاد شده را برای به دست آوردن حداکثر توان از توربین DFIG در مقایسه با سایر روش ها نشان خواهد داد.
نمودار تک خط DFIG متصل به شبکه
برای ارزیابی عملکرد FLC-MPPT جدید پیشنهاد شده، مبدل روتور جانبی - RSC - کنترل می شود. همچنین، مبدل شبکه جانبی - GSC - که ولتاژ DC-link را تنظیم کرده و ضریب قدرت را تنظیم کرده است، مورد بررسی قرار گرفته است. .[25-21] این روش برای این مطالعه در نظر گرفته شده است. همانطور که قبلا ذکر شد، برای ردیابی دقیق سرعت روتور بدون اندازه گیری سرعت باد و همچنین مستقل بودن مشخصات توربین، سنسور سرعت باد باید برداشته شود. از آنجا که این سنسورها قیمت هزینه کنترل سیستم را افزایش می دهد و همچنین تاخیر قابل توجهی را نشان می دهد، از این رو برای جلوگیری از این مشکل معرفی شده است.
