بخشی از مقاله
چکیده
روش جدید براي استحصال حداکثر توان ازسیستمتوربینبادي مجهز به ژنراتورالقاییدوگانه تغذیه با کنترل مدلغزشی میشوند. ژنراتور توربینهاي بادي سرعت ثابت، ژنراتور القایی قفسه سنجابی میباشد که بطور مستقیم به شبکه الکتریکی متصل می شود. در این نوع توربینها سرعت ژنراتور توسط ادوات مکانیکی تقریباً ثابت نگه داشته میشود و هیچ گونه کنترل الکتریکی در آنها وجود ندارد. در توربین- هاي بادي سرعت ثابت فقط در یک سرعت باد امکان تولید توان حداکثر وجود دارد. استفاده از کنترل کنندههاي مکانیکی در این نوع توربینها باعث کند بودن و کاهش عمر آنها شده است4]و5و.[6 گروه دوم ، توربینهاي بادي سرعت متغییر میباشند.
ژنراتوري که عموماً در توربینهاي بادي سرعت متغییر مورد استفاده قرار میگیرد ژنراتور القایی دوگانه تغذیه می باشد. ژنراتور القایی دو گانه تغذیه در واقع همان ژنراتور القایی روتور سیم پیچی شدهاي است که استاتور آن مستقیماً به شبکه الکتریکی متصل بوده و روتور آن از طریق دو مبدل الکترونیک قدرت پشت سرهم، به شبکه وصل میباشد - شکل . - - 1 - شکل - : - 1 ساختار کلی اتصال سیستم توربین بادي مجهز به ژنراتور القایی دوگانه تغذیه به شبکه الکتریکی سیستمهاي توربین بادي مجهز به ژنراتور القایی دوگانه تغذیه داراي مزایاي زیر میباشند:
• در نتیجه ثابت بودن فرکانس الکتریکی شبکه و تنظیم فرکانس الکتریکی روتور امکان کنترل سرعت مکانیکی و جذب حداکثر توان از توربین بادي در آنها وجود دارد.
• استهلاك ادوات مکانیکی سیستم کاهش مییابد.
• توان نامی مبدلهاي الکترونیک قدرت مورد استفاده در توربین بادي مجهز به ژنراتور القایی دوگانه تغذیه بسیار کمتر از توان نامی مبدل الکترونیک قدرت مورد استفاده در توربین بادي مجهز به ژنراتور سنکرون می یاشد. اگر ژنراتور در مد فوق سنکرون کار کند روتور به شبکه توان الکتریکی تزریق میکند و در نتیجه مبدل سمت روتور عملکرد یکسو سازي و مبدل سمت شبکه عملکرد اینورتري خواهد داشت. همچنین اگر ژنراتور در مد زیر سنکرون عمل کند روتور از شبکه توان الکتریکی جذب کرده و در نتیجه مبدل سمت شبکه عملکرد یکسوسازي و مبدل سمت روتور عملکرد اینورتري خواهد داشت. وظیفه مبدل سمت شبکه کنترل ولتاژ خازن dc باشد.
از طرفی دیگر وظیفه مبدل سمت روتور کنترل توان اکتیو و راکتیو ماشین است7]و.[8 با استفاده از کنترلبرداري در راستاي شار استاتور توان اکتیو و راکتیو بصورت مستقل کنترل میشود. براي پیاده سازي کنترل برداري ژنراتور القایی دوگانه تغذیه معمولاً از کنترلرهاي PI استفاده می شود.[9] در سیستمهایی همچون سیستم توربین بادي که نامعینی وجود داشته باشد استفاده از کنترلر هاي PI پاسخ مطلوبی را ایجاد نمیکنند. این موضوع از آنجا ناشی می شود که پارامترهاي ضرایب کنترل کننده PI به ازاي تغییر پارامترهاي سیستم نیاز به تنظیم دوباره دارند.
به عبارت دیگر در این نوع سیستمها نیاز به کنترل کنندههایی میباشد که مقاوم باشند. در این مقاله از روش کنترل غیرخطی مد لغزشی یا کنترل ساختار متغییر که براي سیستمهاي غیرخطی نامعین مناسب میباشد استفاده شده است10]و.[11 استراتژي کنترل بدین صورت میباشد که ژنراتور القایی دوگانه تغذیه باید در هر لحظه حداکثر توان قابل جذب از توربین بادي را ردیابی کند. براي تعیین مقدار روش جدید براي استحصال حداکثر توان ازسیستمتوربینبادي مجهز به ژنراتورالقاییدوگانه تغذیه با کنترل مدلغزشی حداکثر توان قابل جذب از توربین بادي یا همان توان مرجع ژنراتور معمولاً از جدول بهره استفاده میشود.[12] تنظیم جدول بهره جهت تولید توان مرجع به ازاي سرعتهاي مختلف باد زمان بر میباشد. همچنین چون سیستمهاي مکانیکی به مرور زمان فرسوده میشوند، باید جدول بهره نیز با در نظر گرفتن این نامعینیهاي جدید دوباره تنظیم شود.
در این مقاله توان مرجع با استفاده از یک روش جدید بصورت بلادرنگ و مستقل از پارامترهاي سیستم مکانیکی تعیین میشوند. در بخش - - 2 ابتدا مدل دینامیکی سیستم توربین بادي مجهز به ژنراتور توربین بادي استخراج شده است.در بخش - - 3 براي تعیین حداکثر توان قابل جذب از توربین بادي به ازاي مقادیر مختلف سرعت باد دو روش معرفی شده است. در بخش - - 4 استراتژي کنترل غیرخطی مد لغزشی پیاده سازي شده و نهایتًا در بخش - - 5 شبیه سازي نتایج توسط نرم افزار MATLAB/Simulink ارایه شده است.
-2 مدلسازي توربین بادي:
طرح کلی از اتصال سیستم توربین بادي به شبکه سراسري برق در شکل - 1 - نشان داده شده است.
