شبیه سازی پژوهش درس طراحی و عملکرد نیروگاه‌های کوچک با موضوع مدل سازی و کنترل ژنراتور الفایی دوتحریکه برای انرژی باد

فهرست

1- مقدمه.. 3

2- مدل ژنراتور االقایی دوتحریکه DFIG.. 4

3- شماتیک کنترل برداری پیشنهادی DFIG.. 8

3- 1- کنترل کننده RSC برمبنای کنترل بردار شار استاتور.. 9

3-2-  کنترل کننده RSC براساس کنترل برداری شار روتور.. 13

4-  بحث ها و نتایج شبیه سازی.. 16

5- ضمیمه.. 19

1- مقدمه

به دلیل افزایش نگرانی ها در مورد آلودگی های CO2، سیستم های انرژی باد در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. مزرعه های بادی بزرگ در سرتاسر جهان نصب شده و یا در حال طراحی هستند و رتبه انرژی باد(به صورت تکی و یا مزرعه ای) در حال افزایش است. به صورت معمول برای هر مزرعه بادی، توربین های بادی برپایه ژنراتورهای تکنولوژی ([1]DFIG) با مبدل هایی با توان حدود 25 تا 30 درصد توان نامی ژنراتور به کار برده می شوند. در مقایسه با توربین های بادی که از ژنراتورهای القایی با سرعت ثابت استفاده می‌کنند، توربین های بادی برپایه DFIG دارای مزایایی از جمله عملکرد سرعت متغیر و قابلیت توان راکتیو و اکتیو چهار ربعی می باشند. این سیستم ها همچنین دارای هزینه کمتر و تلفات کمتر مبدل ها در مقایسه با سیستم های برپایه ژنراتورهای سنکرون تمام تحریک با مبدل های با توان برابر توان نامی ژنراتور‌ می‌باشند. DFIG اساسا یک ماشین القایی روتور سیم پیچی شده استاندارد می‌باشد که استاتور مستقیما به شبکه متصل است و اتصال روتور و شبکه از طریق مبدل با مدولاسیون پهنای باند(PWM)[2] پشت به پشت می‌باشد. یک دیاگرام شماتیکی ساده شده DFIG براساس سیستم تولید انرژ باد در شکل 1 نشان داده شده است.. این پروژه مدل سازی وکنترل DFIG را با جزییات ارائه می‌کند، که استاتور مستقیما به شبکه متصل است و روتور از طریق مبدل AC-DC-AC پشت به پشت[3] دوطرفه به شبکه متصل شده است. مدل پیشنهادی تنها مدل سیمولینکی با جزییات کامل می باشد که از جعبه ابزار[4] semi-Power system استفاده نمی‌کند و برای کار در مد عملکردی زیرسنکرون و فوق سنکرون مناسب است. در این پروژه یک استراتژی کنترلی برداری براساس کنترل بردار جهت شار روتور پیشنهاد شده است . دو استراتژی کنترل بردار غیرمستقیم براساس تخمین شار استاتور و تخمین شار روتور به مبدل سمت روتور (RSC[5]) برای کنترل توان اکتیو تولید شده توسط ژنراتور اعمال شده اند. سیستم کامل در محیط سیمولینک متلب مدلسازی و شبیه سازی شده است ، این محیط برای مدلسازی همه‌ی انواع ساختارهای ژنراتورهای القایی مناسب می باشند.

شکل 1- ساختار سیستم تبدیل انرژی باد DFIG با استفاده از مبدل پشت به پشت

2- مدل ژنراتور االقایی دوتحریکه DFIG

مدار معادل دینامیکی یا d-q ماشین القایی در شکل 2 نشان داده شده است.براساس مدار معادل، روابط اصلی مدلسازی ژنراتور القایی دوتحریکه در قالب شار پیوندی به صورت زیر به دست می‌آید :

[1] Doubly Fed Induction Generator

[2] pulse width modulation

[3] Back-to-back

[4] toolbox

[5] rotor side converter