بخشی از مقاله
چکیده:
این مقاله، مدل سازی غیرخطی، شبیه سازی و طراحی کنترلگر را برای سیستم تبدیل انرژی بادی نیروگاه دیزباد بیان می کند. این سیستم شامل یک ژنراتور القایی است که از طریق گیربکس دور ثابت به رتور توربین بادی متصل شده است. برای تنظیم ولتاژ در ترمینال های ماشین القایی از یک جبران کنندۀ توان راکتیو استاتیک، استفاده شده است. ماشین القایی از طریق یک خط انتقال دو سیمه به شبکه متصل شده است.
توان ورودی به ماشین از طریق تغییر زاویه فراز پره ها و ولتاژ ترمینال ماشین در حالت دائمی از طریق تغییر زاویه آتش تریستور - SVC - کنترل می شود. در این مقاله مدلسازی توربین بادی، ژنراتور القایی، شافت انتقالی، خازن استاتیکی توان راکتیو و مدلسازی خط انتقال برای کنترل خروجی ماشین بصورت غیرخطی انجام شده است که در مجموع معادلات فضای حالت غیرخطی با 13 متغیر حالت را تشکیل می دهد. سپس کنترلگر فیدبک خروجی برای این مسأله طراحی شده است. پاسخ سیستم حلقه بسته با این کنترلگر در برابر نوسانات باد میرایی مطلوبی ارائه می کند.
.1 مقدمه
به علت ماهیت تغییرپذیری سرعت باد با زمان، کنترل سیستم غیرخطی توربین بادی مسأله ای مشکل جلوه می نماید. زیرا، علاوه بر تغییرات دائم سرعت باد، مسأله برش باد توسط پره ها نیز، ورودی کاملاً غیر یکنواخت به سیستم اعمال می کند. روش های گوناگونی برای حل این مشکل تاکنون پیشنهاد شده است. در [1] از یک ژنراتور سنکرون استفاده شده است و به کمک کنترل زاویه فراز، سرعت توربین در نزدیکی سرعت ثابت ژنراتور نگه داشته شده است. در [2] استفاده از یک سیستم دیزل در شبکه های ضعیف به عنوان جبرانگر ما به التفاوت بار پیشنهاد شده است.
در [3] یک کنترلگر فازی برای کنترل ولتاژ تحریک ژنراتور سنکرون و زاویه آتش تریستور طراحی شده است. به علت قابلیت اطمینان بالاتر و هزینه کمتر، استفاده از ژنراتورهای القایی در سیستم های تبدیل انرژی بادی، در سالهای اخیر بیشتر شده است. یک مدل ریاضی برای سیستم تبدیل انرژی بادی ژنراتور القایی با باتری در [4] بیان شده است. در [5] با استفاده از شبکه های گوسی یک کنترلگر تطبیقی مستقیم برای سیستم غیرخطی توربین بادی طراحی شده است. که در آن تنها سرعت کنترل می شود.
در [6] استفاده از SVC همراه با ژنراتورهای القایی به جای استفاده از ژنراتور سنکرون در سیستم تبدیل انرژی بادی، بیان شده است. در این مقاله، ابتدا مدل سازی و شبیه سازی سیستم غیرخطی توربین بادی بیان می شود. سپس تأثیر زاویه آتش تریستور SVC در جهت تنظیم ولتاژ و تأثیر زاویه فراز پره های توربین در جهت تنظیم توان بیان می شود. برای کنترل و ردیابی توان و ولتاژ ماشین، یک کنترلگر فیدبک خروجی به همراه انتگرالگیر بر پایه مدل خطی شده، طراحی می شود. سپس این کنترلگر بر روی سیستم غیرخطی پیاده شده و خروجی سیستم تحت تأثیر تغییرات سرعت باد، مشاهده می گردد.
.2 ساختار سیستم ژنراتور بادی
شکل - 1 - ساختار سیستم تبدیل انرژی بادی را نشان می دهد. این سیستم شامل یک ژنراتور القایی است که از یک طرف به رتور توربین بادی و از طرف دیگر طریق یک خط انتقال دو سیمه به شبکه متصل شده است. برای تنظیم ولتاژ در ترمینال های ماشین القایی از یک جبران کنندۀ توان راکتیو استاتیک - SVC - استفاده شده است. این جبران کننده شامل یک خازن ثابت و یک سلف متغیر است که به کمک تغییر زاویه آتش تریستور اندوکتانس آن تغییر می کند.
