بخشی از مقاله
چکیده- در دو دههی گذشته، استفاده از ژنراتورهای القایی تغذیهی دوبل - DFIG - متصل به شبکه بطور قابل ملاحظهای در سراسر جهان افزایش یافته است. استاتور DFIG مستقیماً به شبکه متصل است درحالیکه روتور به کانورترهای منبع ولتاژ متصل میشود. مبدل سمت روتور - RSC - و مبدل سمت شبکه - GSC - دو قسمت مهم سیستم DFIG محسوب می شود. مبدلها، توانایی توربین بادی را جهت بهینهسازی نوسانات سرعت باد تعیین میکند همچنین توان راکتیو مورد نیاز شبکه را تولید مینماید. خازن لینک DC بین دو مبدل، مبادلهی توان بین DFIG و شبکه را هموار میسازد. هر نوع خطای لینک DC بر عملکرد DFIG تأثیر میگذارد. این مقاله، تأثیر خطای مدار باز و اتصال کوتاه را در خازن لینک DC بر روی عملکرد دینامیکی DFIG تحقیق میکند.
مستقل توان اکتیو و راکتیو میتوان نام برد. از نظر اقتصادی DFIG نسبت به مبدلهای Full Scale مقرون بصرفه است 9]،.[8 همانطور که در شکل - 1 - دیده میشود، سیمپیچ استاتور DFIG مستقیماً به شبکه متصل است، درحالیکه سیمپیچ روتور به مبدل منبع ولتاژ پشت به پشت - IGBT - متصل میشود. مبدل در دکوپلهسازی فرکانس های مکانیکی و الکتریکی و محتمل ساختن عملیات با سرعت متغیر کمک میکند.
در پی این واقعیت که DFIG با مبدل مقیاس جزیی تجهیز میشود توربین نمیتواند در محدودهی کامل از صفر تا سرعت برآورده شده کار کند با این حال، محدودهی سرعتکاملاً مناسب است .[10] جهت بهبود عملکرد و پایداری توربینهای بادی مجهز به DFIG مطالعات بسیاری صورت گرفته است. کنترل کاهش تلفات، کنترل عملکرد DFIG تحت ولتاژ دارای اعوجاج، مدلسازی دینامیکی و کنترل DFIG متصل به شبکه نامتعادل و کنترل اینرسی توربین بادی مجهز به DFIG در [6-1] مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته شده است. سیستم تشریح شده تحت مطالعه - شکل - - - 1 به همراه مدل DFIG مورد استفاده در این مقاله، در [11] ارائه شده است.
اکثر مطالعات در مورد DFIG عملکرد آن را حین اغتشاشات شبکه در نظر گرفته است .[15-12] با وجود مطالعات اندکی بر روی تأثیر خطاهای مبدل بر روی عملکرد کلی سیستمهای 17] HDVC،[16، به عملکرد DFIG حین خطاهای احتمالی مبدل توجه نشده است. این مقاله به بررسی تأثیر مدارباز - OC - 2 و اتصال کوتاه - SC - 3 خازن لینک DC بر روی رفتار دینامیکی DFIG می پردازد. شبیهسازی در محیط سیمولینک نرمافزار MATLAB انجام شده است و نتایج حاصل، حاکی از طراحی مناسب مبدل لینک DC میباشد.
-2 نتایج شبیهسازی
رفتار دینامیکی DFIG تحت خطاهای OC و SC خازن لینک DC ارزیابی شده است. برای هر دو خطا دو حالت فرض میشود. حالت اول که فرض بر آن است که خطا در 0/2 ثانیه رخ میدهد و در 0/25 ثانیه رفع میشود درحالیکه حالت دوم خطا در 0/2 ثانیه آغاز شده، ولی رفع خطا اتفاق نمیافتد.
-1-2 حضور خطاهای OC و SC به همراه رفع موفقیتآمیز آنها
در این حالت، خازن لینک DC دچار خطای مدار باز و اتصال کوتاه شده که در 0/2 ثانیه رخ می دهد و در 2/5 سیکل بعد 0/05 - ثانیه - رفع می شود. در شکل های -2 - الف - ، -2 - ب - و -2 - ج - به ترتیب ولتاژ لینک DC، توان های اکتیو و راکتیو DFIG را نشان می دهد. تحت شرایط نرمال توان های اکتیو و راکتیو تحویلی به شبکه به ترتیب 1 و صفر پریونیت می باشد. به محض رخداد خطاهای OC و SC، توان اکتیو تولیدی بطور چشمگیری کاهش می یابد و DFIG توان راکتیو از شبکه جذب خواهد کرد. همانطور که در شکل های -2 - ب - و -2 - ج - نشان داده شده است. پس از رفع خطا در 0/25 ثانیه بازیابی توان در حدود 0/05 ثانیه رخ می دهد. این نکته قابل اهمیت است که توان های اکتیو و راکتیو در هر دو نوع خطای OC و SC دارای نوسانات گذرا قبل از میرا شدن نیز میباشند.
دامنهی ولتاژ خازن لینک DC توسط سازنده تعیین میگردد. در [18] این دامنه بین 0/25 و 1/25 پریونیت تنظیم شده است. با در نظر گرفتن این موضوع برای حالت SC ولتاژ خازن لینک DC تا صفر ولت افت پیدا میکند. به موجب کاهش توان حین خطاهای OC و SC خازن لینک DC، شفت روتور شتاب می گیرد و گشتاور الکترومغناطیسی کاهش می یابد. که در شکلهای -3 - الف - و -3 - ب - به ترتیب نشان داده شده است. کنترل گام قادر نیست که سرعت شفت را ثابت نگه دارد و اکثر اغتشاشات شبکه میتواند منجر به ناپایداری روتور شود. همانطور که در شکل -3 - ج - نشان میدهد حین خطاهای OC جریان تا سطح صفر افت خواهد کرد، درحالیکه زمان رخداد خطای SC مقدار جریان به 2/4 پریونیت میرسد.
