مشارکت توربین های بادی dfig در کنترل بار فرکانس شبکه با لحاظ نمودن الگوریتم های کنترلی مناسب
چکیده
امروزه کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی از اولویت های اساسی هر کشور محسوب می شود. افزایش مقدار co2 در جو و تأثیرات زیاد بر روی گرمایش کره زمین، یکی از دلایل اصلی برای استفاده از انرژی های تجدیدپذیر است. از طرفی رایگان بودن و در دسترس بودن این گونه انرژی ها یکی از عواملی است که سیاستمداران و سرمایه گذاران را به سمت استفاده از این گونه انرژی ها سوق می دهد. یکی از این انرژی ها، انرژی باد می باشد که در سال های اخیر استفاده از آن بعنوان یک منبع انرژی پاک و اقتصادی پیشرفت های بسیار چشمگیری داشته است. یکی از متداولترین ژنراتورهای مورد استفاده در توربین بادی با توجه به مشخصه عملکردی آن dfig می باشد. زیرا که در این صورت امکان استفاده بهینه از انرژی باد و بدست آوردن حداکثری توان از باد و همچنین داشتن فرکانس ثابت در خروجی توربین و کنترل راحت تر نسبت به بقیه توربین های بادی، بوجود می آید.. اما عیب عمده این ژنراتور داشتن اینرسی ناچیز و کم نقشی این ژنراتور در نوسانات فرکانس شبکه است. با افزایش توربین های باد و افزایش استفاده از انرژی باد، چالش های جدیدی در عملکرد شبکه ایجاد شده است، یکی از این چالش ها، پایین آوردن مقدار اینرسی ژنراتورهای شبکه در مقابل نوسانات فرکانس شبکه می باشد. امروزه راهکارهای مناسبی برای افزایش اینرسی اینگونه توربین ها در شبکه ارائه شده است. این راهکارهای پیشنهادی نه تنها بر روی اینرسی شبکه بایستی تأثیر منفی داشته باشد بلکه باعث افزایش بهبود پاسخ فرکانسی شبکه در قبال تغییرات فرکانسی باشد. یکی از این راهکارها استفاده از انرژی جنبشی ذخیره شده در پره های توربین بادی است. در این پایان نامه ابتدا سعی شده تا مدل سازی مناسبی از توربین بادی از نوع dfig انجام شود، این مدلسازی به گونه ای می باشد که می توان پاسخ شبکه را در مقابل نوسانات فرکانسی شبکه بررسی کرد و تأثیر نفوذ اینگونه توربین های بادی دیده می شود. سپس با توجه به راهکار جدید ارائه شده در این پایان نامه، یعنی استفاده از انرژی جنبشی ذخیره شده ای که در ژنراتور dfig وجود دارد، سعی در بهبود پاسخ فرکانسی شبکه می شود و تأثیر استفاده از این ژنراتورها مشاهده می شود. استفاده از روش های کنترل هوشمند گام بعدی است . در این مرحله سعی شده است با استفاده از کنترل فازی و تجهیز توربین بادی به این نوع کنترلر باعث افزایش راندمان اینگونه توربین ها در بازسازی فرکانس شبکه شود. برای این کار از یک کنترلر فازی که دارای ورودی های، میزان انحراف فرکانس از مقدار نامی خود، میزان بار اضافه شده به شبکه و میزان مشارکت توربین بادی در تولید توان شبکه می باشد. از این کنترلر فازی برای تنظیم ضرایب pi حلقه کنترل سرعت روتور ژنراتور و کنترل زاویه پره ) تغییر مقدار (cp استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد در یک شبکه قدرت که میزان مشارکت توربین های بادی در حدود 15% می باشد با این کار پاسخ فرکانسی شبکه به میزان 10% بهبود یافته است. البته هر قدر میزان مشارکت توربین های بادی در شبکه افزایش یابد میزان بهبود پاسخ فرکانسی نیز افزایش می یابد.