بخشی از مقاله
خلاصه
ژنراتور القایی دو سو تغذیه به دلیل عملکرد سرعت متغییر، کنترل مستقل توان اکتیو و راکتیو وکمتر بودن سطح توان مبدل هایش، پرکاربرد ترین ژنراتور برای توربین های بادی به حساب می آید. در این مقاله به منظور کنترل ژنراتور القایی دو سو تغذیه توربین بادی روش کنترل برداری با توجه به پارامترهای ژنراتور پیشنهاد شده است، که یکی از روش های رایج و البته پیچیده می باشد. در ادامه این سیستم کنترلی با روش کنترل مستقیم توان مورد بررسی قرار می گیرد. کنترل توربین بادی ژنراتور القایی دو سو تغذیه در حالت دائم و متصل به شبکه صورت خواهد گرفت.
.1 مقدمه
کاهش رو به رشد منابع فسیلی و همچنین ایجاد آلودگی بر اثر استفاده از این سوخت ها سبب افزایش استفاده از انرژیهای تجدید پذیر نظیر انرژی باد گردیده است. استفاده از انرژی باد برای تولید انرژی الکتریکی از سال 1925 میلادی آمریکا آغاز شد. در آن زمان از ژنراتورهای DC که به شارژهای باطری وصل شده بودند برای تولید انرژی الکتریکی از انرژی باد استفاده می شد.
از سال 1939 با تشکیل شبکه های AC در آمریکا، ژنراتورهای سنکرون سرعت ثابت برای تولید انرژی الکتریکی از باد مورد استفاده قرار گرفتند و استفاده از ژنراتورهای DC کاهش یافت. استفاده از انرژی باد برای تولید برق از اواسط سال 1970 به خصوص بعد از افزایش ناگهانی قمیت سوخت شدت گرفت. در این دهه ها تولید انرژی الکتریکی با استفاده از ژنراتورهای سنکرون سرعت ثابت صورت میگرفت اما از اواسط دهه ی 90 به علت برخی مزایای ماشین های القایی نسبت به ماشین های سنکرون، استفاده از ژنراتورهای سنکرون کاهش یافت و استفاده از ماشین های القایی افزایش یافت
در بین ژنراتورهای القایی نیز، ژنراتورهای القایی دو سوء تغذیه دارای عملکرد نسبتا بهتری نسبت به سایر ژنراتورهای القایی می باشند. از جمله ی این مزایا را میتوان به کنترل توان اکتیو و راکتیو، کنترل ولتاژ شبکه، کنترل فرکانس در حالت مستقل از شبکه و عدم نیاز به بانک خازنی جهت تامین توان راکتیو مورد نیاز ژنراتور القایی نام برد . همچنین کیفیت توان 3]، [4، ولتاژ پایین، خطاهای جریان، عدم تعادل فاز [5] عملکرد بدون سنسور و دنبالگر نقطه حداکثر توان [6] Maximum Power Point Tracker - MPPT - مسائل و چالشهایی است که هم اکنون نیز با انها روبهرو است.
در مطالعات انجام شده در رابطه با کنترل توان اکتیو و راکتیو ژنراتورهای القایی از دو سو تغذیه، به دلیل سادگی روش کنترل برداری - VC - ، بیشتر از این روش استفاده شده است. ولی وابستگی این روش به پارامترهای ژنراتور القایی باعث ایجاد مشکل در این سیستم کنترلی شده است7]و.[8 در این مقاله در ابتدا دو روش کنترل برداری و روش کنترل مستقیم توان طراحی شده است و در ادامه عملکرد هر دو بررسی و مقایسه قرار گرفته اند.
.2 الگوی DFIG
توربین بادی DFIG شامل سه بخش توربین بادی, ژنراتور القایی و مبدل الکترونیک قدرت است - شکل - 1 در این نوع توربین انرژی باد توسط پره ها دریافت شده, سپس جعبه دنده این انرژِ را به ژنراتور القایی منتقل می کند. ژنراتور انرژی مکانیکی دریافتی را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و به شبکه تزریق می کند. در این نوع ژنراتورها استاتور مستقیما به شبکه با فرکانس ثابت متصل است و سیم پیچ روتور به واسطه مبدل الکترونیک قدرت به شبکه متصل است.
شکل DFIG - 1 متصل به شبکه
توان لغزنده Slip power که وابسته به سرعت باد، آیرودینامیک توربین و نقطه کار ماشین است؛ از/ به مدار روتور به واسطه مبدل پشت به پشت که متشکل از یک کنترلکننده سمت روتور Rotor Side Converter - RSC - جهت کنترل ماشین و کنترلکننده سمت شبکه Grid Side Converter - GSC - جهت تنظیم لینک DC و کنترل ضریب توان در نقطه اتصال Point of common coupling - PCC - میباشد؛ شارش میکند.
DFIG دو دسته سیمپیچ سه فاز که شامل سیمپیچهای خودش و اندوکتانسهای متقابلاش است، میباشد. مدل ریاضی متغیر با زمان ماشین از تغییر اندوکتانسهای متقابل هنگام چرخش ماشین و تغییر زاویه بین مدارهای روتور و استاتور با زمان حاصل میشود.
وابستگی به زاویه در الگوی DFIG و همچنین پیچیدگیهای مرتبط با آن توسط موارد زیر بر طرف میگردد.
- 1 انتقال مقادیر از سه فاز abc به مقادیر دو محوره - انتقال کلارک - .
- 2 تبدیل مقادیر به مولفههای dq متعامد و مستقیم که به قاب گردان مرجع dq به طور سنکرون اشاره دارد - انتقال پارک - .
.3 کنترل برداری DFIG
.3-1 مقدمهای بر روش کنترل برداری VC
در شبکه متصل شده به DFIG، با صرفنظر از اثر مقاومت استاتور و با فرض ولتاژهای شبکه، شار استاتور بایستی ثابت بوده و توسط ولتاژ شبکه اعمال گردد. بردار شار استاتور در مختصات استاتیک از - 2 - به دست میآید
با توجه به رابطه بالا میتوان - 1-a - تا - 1-d - را به واسطه هماهنگ کردن بردار شار استاتور در - 3 - با محور مستقیم قاب مرجع گردان dq، سادهتر کرد
