کنترل توربین بادی با ژنراتور القایی تغذیه دوگانه و مبدل ماتریسی غیرمستقیم با قابلیت lvrt
چکیده
ژنراتور القایی تغذیه دوگانه (dfig) بدلیل مزایای متعدد، بیشترین نوع ژنراتور مورد استفاده در توربین¬های بادی است. در این رساله بجای ساختار پشت-به-پشت از مبدل ماتریسی غیرمستقیم جهت کنترل ماشین استفاده شده است. مطابق استانداردهای جدید توربین¬های بادی ملزم به داشتن قابلیت lvrt هستند. بدین منظور، دو مکانیزم کروبار با ساختار جدید برای dfig مبتنی بر مبدل ماتریسی غیرمستقیم پیشنهاد شده است. در روش اول، که کروبار اتصال کوتاه نامیده شده است، گذر از خطا با استفاده از کلیدهای سمت اینورتر و سمت یکسوکننده و بی نیاز از هرگونه سخت¬افزار اضافی صورت می¬گیرد. سادگی پیاده¬سازی و ارزان بودن از ویژگیهای این روش می¬باشد. در روش دوم، کروبار جدید با استفاده از دیودهای موازی معکوس کلیدهای اینورتر سمت روتور به عنوان پل دیودی و تنها افزودن یک کلید و مقاومت در لینک dc مجازی تحقق می¬یابد. مزیت این روش، کاهش جریانهای خطا بدلیل افزایش مقاومت مدار روتور ژنراتور می¬باشد. همچنین در این حالت جهت بهبود میرایی دینامیک¬های سیستم در شرایط خطا، با استفاده از کنترل تطبیقی اقدام به تنظیم پارامترهای کنترل کننده می¬شود. برای بهبود پایداری گذرای سیستم و افزایش قابلیت lvrt با استفاده از روشهای کنترل مدرن، از کنترلر بهینه lqr استفاده شده است. بهینه سازی ماتریس¬های وزنی با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک انجام شده است. نتایج شبیه¬سازی نشان می¬دهند که عملکرد گذرای سیستم با استفاده از کنترلر lqr بهینه نسبت به استفاده از کنترلر pi بهبود می¬یابد. در بخش مبدل سیستم، روش جدیدی برای پیاده¬سازی مدولاسیون مبدل ماتریسی غیرمستقیم در این رساله پیشنهاد شده است. روشهای قبلی مدولاسیون پیچیده بوده و نیاز به ترکیب دو سخت¬افزار دارند، درحالیکه روش پیشنهادی جدید تنها با استفاده از یک سخت¬افزار قابل پیاده¬سازی است. نمونه آزمایشگاهی مبدل ماتریسی غیرمستقیم تنها با استفاده از یک میکروکنترلر ارزان بر مبنای روش پیشنهادی ساخته شد. درستی روش پیشنهادی با نتایج عملی تایید شد. پیاده سازی عملی سیستم dfig همراه با مبدل ماتریسی بر روی یک نمونه آزمایشگاهی انجام شد. بعد از پیاده¬سازی الگوریتم سنکرون شدن و با اتصال dfig به شبکه، توان اکتیو به شبکه تزریق و کارایی الگوریتم ردیابی حداکثر توان (mppt) بطور عملی آزمایش شد. همچنین، عملکرد dfig هنگام خطا و در حالت استفاده از کروبار پیشنهادی آزمایش شد. نتایج عملی، درستی روش پیشنهادی را تایید می¬کنند.