8010

بررسي، آناليز و كنترل ژنراتورهاي القايي نيروگاه‌هاي بادي در شبكه‌هاي DC

1399

دكتر محسن كلانتر

دكتر عرب خابوري

امروزه با افزايش كاربرد نيروگاه‌هاي Offshore و لزوم انتقال ولتاژ الكتريكي بهصورت DC به دلايلمتعددي چون كاهش هزينه‌ها و بهبود بهره‌وري، استفاده از ژنراتورهاي القايي با دوسيم‌پيچ توان و كنترل افزايش يافته است. همچنين در راستاي انتقال توان از نيروگاه‌هايOffshore دو روش HVAC و HVDC مطرح مي‌باشد. چنانچه فاصله نيروگاه كمتر از 120 كيلومتر از ساحلو توان توليدي آن كمتر از 150 مگاوات باشد، روش HVAC مورد استفادهقرار مي‌گيرد، در حالي كه براي فواصل طولاني‌تر و حجم توليد توان بيشتر، تنها روش HVDC جواب‌گو خواهدبود. لذا توجه به ژنراتورهاي DWIG بسيار حائز اهميت است. بهبود بهره‌وري و كاهش هزينه‌ها در انتقال،ابتدايي‌ترين دلايل براي استفاده از روش HVDC مي‌باشد. از ژنراتورهاي DWIG در صنايع هوايي و دريايي نيز به دليل بهره‌وري بالا، خروجي ولتاژ DC ثابت و هزينه‌هايكم نگهداري، بسيار مورد استفاده قرار مي‌گيرد، لذا به دليل موارد ذكر شده، امروزهاين نوع ژنراتورها در نيروگاه‌هاي بادي و بخصوص در نيروگاه‌هاي بادي Offshore بسيار مورد استفادهقرار مي‌گيرد. اما لزوم توجه به اين موضوع كه تغيير سرعت باد، قادر است بهره‌وريژنراتور را كاهش دهد، چالش بسياري از مقالات بوده و بسياري از الگوريتم‌ها در اينمبنا تعريف شده است. هدف از سمينار: چهار الگوريتم كنترلي براي ثابت نگه داشتن ولتاژ خروجي DC در تغييراتزياد سرعت باد، براي ژنراتور مورد بحث، طراحي و پياده‌سازي شده است. همچنين روش‌هايبراي كاهش تلفات و انتخاب بهينه خازن تحريك و كنترلر تحريك نيم‌رسانا نيز، مطرح مي‌شودكه در اين گزارش مورد بررسي و تحليل قرار مي‌گيرد. الگوريتم‌هاي كنترلي شامل موارد ذيل هستند: Control Winding Flux Orientation Control (CWFOC) Control Winding Voltage Orientation Control (CWVOC) Control Winding Direct Power Control (CWDPC) Instantaneous Slip Frequency Control (ISFC) چهار روش مذكور از لحاظ بهره‌وري و نحوه بهبود پايداري ولتاژ خروجي درژنراتورهاي القايي مورد بررسي قرار مي‌گيرند. در مقايسه چهار الگوريتم ذكر شده، هركدام بر مبناي ساختاري، روش كنترلي خود را بر سيستم اعمال مي‌كردند. در اين ميان،نشان دهنده سكتوري كه در الگوريتم ISFC مورد استفاده قرار مي‌گيرد، داراي قابليت اطمينان بيشتري نسبت بهاطلاعات فاز مي‌باشد. درواقع در الگوريتم ISFC، پروسه كنترلي نيازمند اطلاعاتفاز نبوده و اين عامل سبب بهبود كارايي اين الگوريتم خواهد شد. الگوريتم‌هايكنترلي سنتي، باعث ايجاد توان راكتيو در ژنراتور شده و پاسخ ديناميكي سيستم راكاهش مي‌دهند. البته بايد توجه داشت، اولين علت عدم تعادل ولتاژ و عدم تعادل تواناكتيو مي‌باشد كه در الگوريتم ISFC با توجه به سرعت پاسخ سريع به حلقه كنترلي پيش‌رو توان اكتيو،بهبود يافته و تعادل توان ورودي و خروجي كه سبب تعادل ولتاژ نيز خواهد شده، برقرارمي‌شود. [1] در مرحله بعد، اعوجاج‌هاي به وجود آمده در جريان بر اثر سوئيچينگ از حالت كاريسرعت بالا به سرعت كم و بلعكس، جبران سازي شده و از اين ناپايداري‌ها تا مقدارزيادي كاسته مي‌شود. [2] همچنين پس از بررسي و اندازه‌گيري ظرفيت بهينه بلوك SEC مي‌توان نتيجهگرفت، ظرفيت كنترلر تحريك نيم‌رسانا برابر است با عكس مقدار راكتانس ژنراتور درواحد پريونيت. [3] در بررسي‌هاي صورت گرفته براي افزايش بهره‌وري ولتاژ خروجي ژنراتور، سه ناحيهكاري براي دو سيم‌پيچ توان و كنترل مطرح مي‌شود كه مي‌توان ژنراتورهايي با لزومتوجه به ويژگي اين نواحي كاري، طراحي كرد. [4] بر اساس مطالعات جديد، يك فيلتر پسيو قابل تنظيم براي بهبود كيفيت توان وفراهم كردن توان راكتيو مورد نياز براي افزايش توان اكتيو ژنراتورهاي القايي،طراحي شده و در كنار ديگر تجهيزات مورد استفاده قرار مي‌گيرد. [5]

1/11/2021 12:00:00 AM

70012

1399/10/29

Analysis, Comparison and Discussion of Control Strategies for Dual Stator-Winding Induction Generator in Wind Power Plant to DC Generating System

ژنراتور القايي دو سيم پيچ استاتور , كنترل جهت شار در سيم پيچ كنترل , كنترل جهت ولتاژ در سيم پيچ كنترل , كنترل لحظه اي شيب فركانس لغزش , كنترل مستقيم توان در سيم پيچ كنترل

DWIG , CWFOC , CWVOC , ISFC , CWDPC