بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله طراحی بهینه یک کنترل کننده فازی بر مبنای کنترل مستقیم توان برای ژنراتورالقایی دوسوتغذیه در سیستم تبدیل انرژی باد ارائه شده است. از مزایای کنترل کننده فازی سادگی محاسبات، عدم نیاز به مدل دقیق از سیستم و مقاوم بودن در برابر نویز میباشد. این کنترلکننده با قابلیت بهینه شدن توسط الگوریتمهای بهینهسازی مختلف میتواند به بهبود پاسخ سیستم منتهی شود.
در این مقاله الگوریتم بهینهسازی ژنتیک بهمنظور تنظیم بهینه ضرایب مقیاس ورودی/ خروجی کنترلکننده فازی بهمنظور رسیدن به یک عملکرد کنترلی مطلوب بکار رفته است. همچنین کارایی این کنترلکننده بهینه فازی با کنترلکننده فازی مرسوم ارزیابی و مقایسه میشود. شبیهسازیها در حالت عملکرد نرمال شبکه و در حالت نامتعادلی ولتاژ شبکه که در محیطSimulink/Matlab صورت گرفته ارائه شده است. سرانجام نتایج بیانگر عملکرد مناسب کنترلکننده فازی بهینه نسبت به کنترلکننده فازی مرسوم به منظور کنترل توانها میباشد .
-1 مقدمه
درسالهای اخیر با پیشرفت صنایع و افزایش تقاضا برای انرژی و با توجه به ایجاد مشکلات زیست محیطی فراوان ناشی از استفاده از سوختهای فسیلی، نیاز به منابع انرژی تجدیدپذیر به شدت در حال افزایش است. دراین میان انرژی باد به دلیل مزایایی ازجمله هزینه کم، رشد فنآوری و زیرساختهای مناسب مورد توجه قرارگرفته است . - Council, 2013 - درمیان ژنراتورهای مورد استفاده درتوربین-های بادی سرعت متغیر، ژنراتور القایی دوسو تغذیه - DFIG - 1 بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
DFIG درحقیقت یک ژنراتور القایی روتور سیم پیچی شده میباشد که استاتور آن به طور مستقیم و روتور آن از طریق مبدل با ساختار پشت به پشت به شبکه متصل شده است. این ساختار دارای مزایایی مانند عملکرد در محدوده وسیعی از سرعت باد، کاهش هزینه با توجه به اندازه کوچک مبدلها و فیلترها و تامین توان راکتیو موردنیاز شبکه میباشد
از آنجایی که کنترل یک شبکه الکتریکی از اهمیت ویژهای برخوردار میباشد، روشهای کنترلی مختلفی برای DFIG ارائه شده است. از جمله این روشها، کنترل برداری - VC - 2 میباشد، این روش دارای معایبی ازجمله پیچیدگی محاسباتی و وابستگی به مدل میباشد. بنابراین در سال 1986 کنترل مستقیم گشتاور و شار - DTC - 3 برای رفع مشکلات کنترل برداری ارائه شد که دارای مزایایی مانند سادگی و عملکرد دینامیکی مناسب میباشد . سپس با الهام گرفتن از این روش، کنترل مستقیم توان - DPC - 4 ابتدا در یکسوسازهای سه فاز و پس از آن درDFIG مورد استفاده قرار گرفته است
در روش ارائه شده در این مرجع سیگنالهای کنترل شونده مقادیر توانهای اکتیو و راکتیو هستند که از طریق تعیین بردار ولتاژ مناسب توسط کنترل کننده هیسترزیس و جدول کلیدزنی، امکان کنترل مجزای آنها فراهم میشود. از جمله مزایای DPC، سادگی محاسبات، وابستگی کمتر به مدل ماشین، مقاوم بودن در برابر تغییر پارامترها و سریع بودن پاسخ گذرا میباشد
از آنجایی که روش DPC ارائه شده در مرجع - Xu & Cartwright, 2006 - دارای فرکانس کلیدزنی متغیرمیباشد، بنابراین برای رفع این مشکل در مرجع - Zhi & - Xu, 2007 روش DPC با فرکانس کلیدزنی ثابت ارائه شده است.
کنترل کننده فازی دارای مزایایی ازجمله سادگی پیاده سازی، عدم نیاز به مدل دقیق از سیستم و مقاوم بودن دربرابر تغییر پارامترها میباشد. امروزه این کنترل کننده در سیستمهای تبدیل انرژی باد مورد توجه قرار گرفته است
در این میان مرجع کنترل فازی برمبنای کنترل مستقیم توان را ارائه داده است. این کنترل کننده قابلیت بهینه شدن توسط الگوریتمهای بهینه سازی مختلف را دارا میباشد. در سالهای اخیر روشهای بهینه سازی مختلفی مانند، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات - PSO - 5، الگوریتم ژنتیک - GA - 6 و الگوریتم تکامل تفاضلی - DE - 7 توسط محققان به منظور حل مسائل بهینه سازی مختلف ارائه شده اند. در این میان الگوریتم ژنتیک دارای مزایایی از جمله پیاده سازی آسان و مقاوم بودن میباشد.
در این مقاله الگوریتم بهینه سازی ژنتیک به منظور تنظیم بهینه ضرایب مقیاس ورودی/ خروجی کنترل کننده فازی به کار رفته است که هدف آن رسیدن به یک عملکرد کنترلی مطلوب در کنترل مستقیم توان DFIG میباشد. .
همچنین کارایی این کنترلکننده بهینه فازی با کنترلکننده فازی مرسوم - بدون انجام بهینهسازی - ارزیابی و مقایسه میشود. شبیهسازیها در حالت عملکرد نرمال شبکه و در حالت نامتعادلی ولتاژ شبکه که در محیط Simulink/Matlab صورت گرفته ارائه شده است. سرانجام نتایج بیانگر عملکرد مناسب کنترلکننده فازی بهینه نسبت به کنترلکننده فازی مرسوم به منظور کنترل توانها میباشد .
