بخشی از مقاله
چکیده
این مقاله مقایسه عملکرد یک سیستم قدرت باد بر اساس سه ژنراتور القایی متفاوت است.سه ماشین القایی مورد مطالعه قرار گرفته عبارت اند از ژنراتور القایی قفس سنجابی - - SCIG، ژنراتور القایی دو سو تغذیه - DFIG - و ژنراتور القایی دو سو تغذیه ارتباط با شبکه یک طرفه. اجرای بین SCIG، DFIG و DFIG در سیستم اتصال تک وجهی در شبکه مقایسه شده است. استاتور SEF-DFIG ماشین به یک شبکه برق مستقیم متصل است، و روتور توسط یک اینورتر بدون هیچ گونه منبع قدرت خارجی کنترل می شود. در این مقاله، برای استفاده از این طرح پیشنهادی برای توربین بادی، طراحی و مدل سازی ژنراتور القایی شبیه سازی شده در محیط MATLAB / SIMULINK انجام شده است.
مقدمه
با کمبود سوخت های فسیلی و نگرانی های جهانی برای سازگاری با محیط زیست، تقاضا برای انرژی های تجدید پذیر به طور پیوسته در حال افزایش است. باد سیستم تبدیل انرژی است که عموما به شبکه برق متصل شده و تامین کننده انرژی الکتریکی برای تکمیل قدرت پایه برای سیستم های نسل دیگر با استفاده از سوخت های فسیلی یا انرژی هسته ای است. تاکید بر افزایش انرژی تجدید پذیر باد منجر به توجه روز افزون در مورد سیستم های مولد برق قابل اطمینان تر و با صرفه تر شده است.
سیستم های ژنراتور القایی به طور گسترده استفاده می شود و در سیستم قدرت باد به دلیل مزایای بیشتر ژنراتور سنکرون مورد مطالعه قرار می گیرد. ژنراتور القایی ژنراتور آسنکرون است، این یک نوع از ژنراتور الکتریکی AC است. بکار انداختن ژنراتور القایی توسط گردش مکانیکی رتور سریع تر از سرعت سنکرون است. این در برنامه های کاربردی مانند نیروگاه های آبی و زمینی توربین های بادی مفید هستند. ژنراتور القایی به صورت مکانیکی و الکتریکی ساده تر از دیگر انواع ژنراتوراست. ژنراتور القایی بخصوص مناسب است برای ایستگاه های تولید باد که در این مورد سرعت همیشه یک عامل متغیر است.
بر خلاف موتور سنکرون، ژنراتور القایی به بار وابسته است و نمی تواند در بالا برای کنترل فرکانس شبکه استفاده شود. روش تبدیل توان با استفاده از ژنراتور القایی قفس سنجابی ساده - SCIG - به طور گسترده ای در برنامه های کاربردی سرعت ثابت با تاکید کمتر بر روی بهره وری بالا و کنترل جریان برق پذیرفته شده است. مشکل بزرگ دیگر در سیستم قدرت SCIG منبع توان راکتیو است.
از سوی دیگر، ژنراتور القایی دو سو تغذیه - DFIG - با سرعت متغیر با توانایی جذب انرژی بالاتر کیفیت توان بهبود یافته است. با ظهور تکنیک های برق قدرت، مبدل پشت به پشت، که متشکل از دو مبدل دو طرفه و یک لینک DC، به عنوان یک رابط در ردیابی عملکرد بهینه بین ژنراتور و شبکه عمل می کند. اگر چه استحکام بالا، قابلیت اطمینان و هزینه تعمیر و نگهداری پایین از مزایای استفاده از این سیستم است، اما نکته منفی این است که سرعت ماشین و قدرت تولید قابل کنترل نیست چون به سادگی سرعت باد مشخص نیست.
این نوع از WECS می تواند نوسانات برق به علت تغییرات سرعت باد را کاهش دهد، و آن نیز ممکن می سازد برای رسیدن به حداکثر قدرت نقاط ردیابی - - MPPT ، چون که مدولاسیون عرض پالس پشت به پشت - PWM - توسط قدرت تولید شده کنترل می شود. در این مقاله یک پیکربندی تغذیه تک سویه - SEF-DFIG - DFIG که در آن یک اینورتر سمت رتور پیشنهاد می کند.
انرژی مصرف شده در اینورتر سمت روتور از سیم پیچ های استاتور متصل به شبکه عرضه می شود. از آنجا که SEF-DFIG همچنین قادر است به کنترل گشتاور، قدرت و سرعت مولد باد به عنوان DFIGمتعارف و بکار انداختن نوع سرعت متغیر و تنظیم قدرت تولید شده در سرعت باد مختلف است. تمرکز اصلی این مقاله مقایسه بین سه مدل ژنراتور القایی بادی سیستم های قدرت است.
-2سیستم قدرت باد SCIG
طرح ها از سیستم SCIG از جمله توربین بادی، کنترل زمین و جبران توان راکتیو. کل سیستم شامل سه مرحله برای ارائه انرژی از توربین بادی به شبکه برق است. اولین مرحله مزرعه بادی با ولتاژ پایین ، مرحله دوم توزیع که ولتاژ متوسط است و مرحله سوم شبکه انتقال که ولتاژ بالا است. ترانسفورماتور سه فاز رابط بین مراحل برای مراقبت است. همانطور که اشاره شد، قدرت اسمی Pn SCIGبه عنوان مرجع قدرت اکتیو در نظر گرفته شده برای تنظیم زاویه در حالی که Vdis و Idisبه معنی ولتاژ خط به خط و جریان فاز ، و آنها برای جبران قدرت راکتیو برای خط توزیع است.
این روش نسبتا ساده برای اولین بار مورد استفاده قرار گرفت از آنجا که ساده، دارای ساختمان ناهموار، عملکرد قابل اعتماد و هزینه کم است. با این حال، سرعت ثابت ضروری و مشکلات ناپایداری ولتاژ بالقوه به شدت عملیات توربین بادی را محدود می کند. از آنجا که SCIG ژنراتور سرعت ثابت است، برای سرعت باد خاص، خروجی توان اکتیونیز ثابت خواهد ماند. بنابراین، با افزایش سرعت باد، قدرت خروجی تا رسیدن به قدرت اسمی، سرعت باد در این لحظه به نام سرعت باد اسمی نامیده می شود.
شکل -2کنترل زاویه گام
انتگرال نسبی - PI - کنترلی است که استفاده می شود برای کنترل زاویه پره به منظور محدود کردن قدرت خروجی برق به قدرت مکانیکی اسمی. زاویه زمین در صفر درجه ثابت نگه داشته شده زمانی که قدرت خروجی الکتریکی اندازه گیری شده برابرقدرت اسمی آن است. هنگامی که از مقدار نرمال افزایش می یابد کنترلر PI زاویه زمین را برای بازگرداندن قدرت اندازه گیری شده به مقدار اسمی آن افزایش می دهد.
