28795

كنترل و پشتيباني فركانس شبكه با توربين‌هاي بادي مبتني بر PMSG

كارشناسي ارشد

مهندسي برق

1399

1402/2/18

دكتر محسن كلانتر

برق

در اين پايان‌نامه شبيه‌سازي و آناليز عملكرد توربين بادي با استفاده از ژنراتور سنكرون مغناطيس دائم (PMSG) در يك اغتشاش فركانسي ارائه مي‌شود. نمونه ارائه شده در اين پايان‌نامه شامل توربين بادي (WT)، ژنراتور سنكرون مغناطيس دائم (PMSG)، مبدل پشت به پشت با خازن لينك DC. كنترل افت فركانس به طور گسترده در توربين بادي مبتني بر ژنراتورهاي سنكرون مغناطيس دائم براي پشتيباني از فركانس شبكه استفاده مي‌شود. با اين حال تحت انحراف فركانس، نوسانات قابل توجه ولتاژ لينك DC ممكن است در طول فرايند گذار تغييرات ناگهاني در توان اكتيو دو سر خازن لينك DC رخ بدهد كه منجر به آسيب ديدن خازن مذكور شود. به عبارتي هدف اصلي اين پايان‌نامه انتقال حداكثر توان توليدي ژنراتور (توان اكتيو) به شبكه در شرايط كار نرمال و عادي است. همچنين هنگامي كه در نقطه اتصال ميكروگريد به شبكه سراسري، اغتشاش فركانسي رخ دهد كه باعث كاهش فركانس شود، تمام ظرفيت ژنراتور يا بخش بيشتر آن به توان اكتيو اختصاص پيدا كند؛ با تزريق توان اكتيو به نقطه اتصال، فركانس مجدداً به شرايط قبلي خود باز گردد تا از بار ريزي يا در شرايط بدتر از خاموشي شبكه جلوگيري به عمل آيد؛ و به طور مشابه در اغتشاش فركانسي به صورت افزايش فركانس مدل كنترلي به نحوي سعي در مصرف توان اكتيو مازاد داشته باشد تا با افزايش سرعت رتور ژنراتور سنكرون مغناطيس دائم فركانس شبكه در نقطه اتصال كاهش يابد. براي پرداختن به اين موضوع، يك استراتژي كنترل جامع شامل كنترل پيش‌خور جريان براي توربين‌هاي مبتني بر PMSG پيشنهاده شده است تا نوسانات ولتاژ DC را زماني كه توربين‌ها پشتيباني فركانس را تحت انحرافات فركانس شبكه ارائه مي‌كنند، كاهش دهد. در همين حال، قابليت پشتيباني مورد نظر توربين‌هاي مبتني بر PMSG و پايداري مجموعه توربين-ژنراتور را مي‌توان تضمين كرد. نتايج شبيه‌سازي، منطقي بودن تحليل و اثربخشي روش كنترل پيشنهادي را تاييد مي‌كند.

1402/07/05

Grid frequency control and support with PMSG based wind turbines

5/7/2024 12:00:00 AM

In this paper, wind turbine performance is simulated and analyzed using a permanent magnet synchronous generator (PMSG) in a frequency disturbance.The system presented in this research includes a wind turbine, a permanent magnet synchronous generator, a rectifier,a back to back converter with DC-linked capacitor. Frequency droop control is widely used in wind turbine-based permanent magnet synchronous generators to support grid frequency. However, under frequency deviation, significant fluctuations in the DC link voltage may occur during the transition process, sudden changes in the active power of the two ends of the DC link capacitor, which will lead to the damage of the said capacitor. In other words, the main goal of this research is to transfer the maximum productive power of the generator (active power) to the grid in normal working conditions. Also, when there is a frequency disturbance at the connection point of the microgrid to the national grid, which causes the frequency to decrease, all the generator capacity or most of it will be allocated to active power; By injecting active power to the connection point, the frequency will return to its previous condition to prevent overloading or, in worse cases, network shutdown. And similarly, in the form of frequency disturbance, as the frequency increases, the control model somehow tries to consume excess active power so that the frequency of the network at the connection point decreases by increasing the rotor speed of the permanent magnet synchronous generator.To address this issue, a comprehensive control strategy including current feedforward control is proposed for PMSG-based WTs to reduce DC voltage fluctuations when WTs provide frequency support under grid frequency deviations. Meanwhile, the desired supportability of PMSG-based WTs and the stability of the turbine-generator assembly can be guaranteed. Meanwhile, the desired supportability of PMSG-based WTs and the stability of the turbine-generator assembly can be guaranteed.

توربين‌ بادي مبتني بر PMSG , كنترل پيش‌خور جريان , ولتاژ لينك DC , پشتيباني فركانسي , مبدل پشت به پشت

PMSG based WindTurbins , Current feed forward control , DC link voltage , Frequency support , Back to back converter

khosro moradiyan motlagh

mohsen kalantar