روش های کنترلی DFIG توربین بادی

به گزارش تاسیسات نیوز، کنترل ژنراتور القایی از دو سو تغذیه پیچیده¬تر از کنترل ماشین القایی استاندارد است. انرژی باد یک منبع غیرقابل پیش¬بینی است که اگر کنترل وجود نداشته باشد می¬تواند باعث مشکل در ژنراتور القایی از دو سو تغذیه شود. علاوه بر این، بارهای مختلف می¬تواند تاثیرات شدیدی روی DFIG داشته باشد.

 

 

 

کنترل پره

 

 

کنترل پره یک روش مکانیکی است که زاویه پره¬های توربین بادی را کنترل می¬کند. قدرت مکانیکی که توربین در شرایط پایدار می¬تواند تامین کند توسط رابطه زیر بدست می¬آید.

 

 

که چگالی هوا بر حسب (kg/m3) و R شعاع تیغه برحسب (m) و u سرعت باد برحسب (m/s) و Cp( ) بازده آیرودینامیکی است که به زاویه پره و نسبت سرعت ( ) بستگی دارد. در سرعت کم باد، سرعت روتور باید طوری تنظیم شود که Cp( ) بیشترین مقدار خود را حفظ کند.

 

 

 

یک سرعت خاص ژنراتور وجود دارد که در هر سرعت بخصوص باد، بیشترین توان را نتیجه دهد. در سرعت کم باد زاویه پره معمولا ثابت است. اما در سرعت های زیاد باد، توان نامی ژنراتور افزایش می یابد. درسرعت باد 12 متربرثانیه در شکل فوق، کنترل پره می تواند بیشترین توان خروجی ژنراتور را در توان نامی محدود کند تا ژنراتور حفاظت شود.

 

 

 

کنترل برداری و مستقل

 

 

کنترل اسکالر از روابط در شرایط پایدار استفاده می¬کند تا دامنه و فرکانس (سرعت زاویه¬ای) ولتاژ و جریان و بردار شار را محاسبه کند، اما کنترل برداری، روابط دینامیکی را برای محاسبه فرکانس، دامنه و موقعیت لحظه¬ای ولتاژ و جریان و بردار شار استفاده می¬کند.

 

 

 

کنترل برداری توانایی کنترل مستقل توان اکتیو و راکتیو ژنراتور را فراهم می¬کند. این شیوه کنترلی بر پایه متغیرها در دستگاه مرجع سنکرون است. محور d مرجع سنکرون متناسب با بردار شار استاتور است بنابراین اجازه می¬دهد که توان¬های اکتیو و راکتیو مستقل شوند.

 

 

کنترل چرخ لنگر

 

 

وجود چرخ لنگر در سیستم کنترلی DFIG به نوبه خود یک سیستم کنترلی مجزا نیست. در واقع زمانی که یک چرخ لنگر در سیستم کنترلی وجود دارد عمل کنترل توسط روش¬های دیگر کنترلی صورت می¬گیرد. در تمام سیستم¬های دارای چرخ لنگر، کار چرخ لنگر ذخیره انرژی است که به عنوان یک جسم چرخنده با ممان اینرسی بالا شناخته می¬شود و چرخش را برای زمان طولانی¬تری حفظ می¬کند.

 

 

کنترل کانورتر ماتریسی

 

 

دو مرحله تبدیل AC-DC و DC-AC در مدار روتور DFIG استفاده می¬شود که کانورتر سمت ژنراتور ممکن است یکسوکننده دیودی یا تریستوری یا کانورتر منبع ولتاژ باشد. اما برای سمت روتور عموما از کانورتر منبع ولتاژ استفاده می¬شود. مشکلات اصلی این قبیل مبدل¬های AC-DC-AC معمول عبارتند از: اندازه بزرگ به لحاظ فیزیکی، وزن زیاد و حجم اضافی اجزای DC که خازن DC یا القاگر است، قابلیت اطمینان کم خازن DC، ضریب قدرت کم خط و اعوجاج هارمونیکی در جریان¬های خط و ماشین.

 

 

 

کانورترهای ماتریسی به طور مستقیم AC-AC تبدیل می¬کند و به عنوان جایگزین برای مبدل¬های AC-DC و DC-AC متداول محسوب می¬شود که اجازه کنترل مستقل دامنه ولتاژ خروجی، فرکانس و زاویه فاز و ضریب قدرت را می¬دهد. وقتی با کانورترهای AC-DC و DC-AC دو مرحله¬ای متداول مقایسه می¬شود نقطه برتری کانورترهای ماتریسی حذف المان¬های راکتیو اتصال DC است، مانند خازن¬ها و راکتورهای الکترولیت بزرگ.

 

 

 

 

البته این نوع کانورتر فقط در شبیه¬سازی پیاده¬سازی شده است و آزمایشات سخت¬افزاری روی یک نمونه صورت نگرفته است تا عملی بودن سیستم را نشان دهد.

 

 

 

کنترل مد لغزشی

 

 

این روش با ایجاد یک مصالحه بین بازده تبدیل(حداکثر قدرت تجهیزات) و نوسانات گشتاور کار می¬کند. توربین بادی، حداکثر توان را در سرعت¬های مختلف باد محدود می¬کند. تغییرات در جهت باد ممکن است باعث تولید نوسانات زیاد گشتاور شود و می¬تواند به راحتی به ژنراتور و ادوات الکترونیک قدرت آسیب بزند.

 

 

 

این شیوه کنترلی یک کنترل قوی در حفاظت سیستم در تغییرات مضر گشتاور در نقطه عملکرد بیشینه توربین دارد که بوسیله دنبال کردن بیشینه انرژی، انجام می¬پذیرد.

 

 

 

کنترل مستقیم گشتاور

 

 

این روش قابلیت کنترل دامنه شار پیوندی روتور و گشتاور ژنراتور به صورت مستقیم را داراست که با انتخاب حالت کلیدزنی مناسب برای اینورتر امکان¬پذیر است. نتیجه الگوی کلیدزنی، خطاهای گشتاور و شار را با ایجاد باندهای هیسترزیس گشتاور و شار محدود می¬کند. فیدبک گشتاور و شار برای این نوع کنترل بکار می¬رود. شار روتور به وسیله بردارهای جریان استاتور و روتور تخمین زده می¬شود و گشتاور نهایی با استفاده از جریان روتور اندازه¬گیری شده و شار روتور تخمین¬زده شده، تخمین زده می¬شود .

انتهای خبر