پایان نامه شبیه سازی و کنترل توربین‌ بادی مجهز به ژنراتور القایی دو سو تغذیه در شبکه های نامتعادل

فهرست:

چکیده......................................................................................................................................................................

مقدمه......................................................................................................................................................................

فصل اول: مقدمه

1-1- مکانیزم پیدایش باد ........................................................................................................................................

1-2- تاریخچه انرژی بادی..........................................................................................................................................

1-2-1- آغاز استفاده از انرژی باد .............................................................................................................................

1-2-2- آسیاب‌های بادی در غرب جهان ....................................................................................................................

1-3- صنعت انرژی بادی............................................................................................................................................

1-4- هزینه‌ها...........................................................................................................................................................

1-5- سیستم توربین بادی (WTS)...........................................................................................................................

فصل دوم: انواع توربین‌ها

2-1- انواع توربین‌های بادی ......................................................................................................................................

2-1-1- توربین‌های محور افقی  ..............................................................................................................................

2-1-2 توربین‌های محور عمودی ..............................................................................................................................

2-2- چرخش توربین‌ها.............................................................................................................................................

2-2-1- چرخش توربین‌های بادی برپایه نیروی درگ..................................................................................................

2-2-2- چرخش توربین‌های بادی بر پایه نیروی لیفت  .............................................................................................

2-3- اجزاء اصلی توربین‌های بادی محور افقی ........................................................................................................

2-4- انواعمختلفتوربین‌هایسرعتمتغیر.................................................................................................................

2-4-1- ژنراتورهای سنکرون.....................................................................................................................................

2-4-1-1- ژنراتور سنکرون با سیم‌پیچی میدان......................................................................................................

2-4-1-2- ژنراتور سنکرون مغناطیس دایم ............................................................................................................

2-4-2- ژنراتورهای القایی.........................................................................................................................................

2-4-2-1- ژنراتور القایی از دو سو تغذیه (DFIG).....................................................................................................

2-4-2-2- ژنراتور القایی روتور قفسی......................................................................................................................

2-4-2-3-  ژنراتور القایی از دوسو تغذیه بدون جاروبک(BDFM).............................................................................

2-4-2-4- ژنراتورهای القایی دو سرعته...................................................................................................................

2-5- توپولوژی اتصال توربین‌های بادی در مزرعه بادی...............................................................................................

2-6- سیستم‌های قدرت بادی مجهز بهDFIG .......................................................................................................

فصل سوم: مدل‌سازی و کنترل

3-1- ژنراتور القایی از دو سو تغذیه (DFIG) ............................................................................................................

3-1-1- مدل ماشین ................................................................................................................................................

3-2- مدل‌سازی اجزاء...............................................................................................................................................

3-2-1- مدل‌سازی توربین بادی.................................................................................................................................

3-2-1-1- مدل دینامیکی توربین بادی......................................................................................................................

3-2-2- شارش توان در DFIG...................................................................................................................................

3-2-3- کانورتر سمت شبکه .................................................................................................................................

3-2-3-1- مدل‌سازی ریاضی.....................................................................................................................................

3-2-4- کانورتر سمت روتور.....................................................................................................................................

3-3- کنترل‌برداری ماشین القایی ............................................................................................................................

3-3-1- مفهوم کنترل به روش برداری (یا کنترل به روش جهت‌دهی میدان)............................................................

3-3-2- دسته‌بندی انواع روش‌های کنترل‌برداری ......................................................................................................

3-3-2-1- روش کنترل‌برداری  با اینورتر VSI کنترل شده با جریان...........................................................................

3-3-2-2- روش مستقیم کنترل‌برداری  با اینورتر VSI کنترل شده با ولتاژ.............................................................

3-3-2-3- روش غیرمستقیم کنترل‌برداری  با اینورتر VSI کنترل شده با جریان.....................................................

3-4- استراتژی کنترل‌برداری  برای DFIG..................................................................................................................

3-4-1- تبدیلات مورد استفاده.................................................................................................................................

3-4-2- کنترل کانورتر سمت روتور(RCS)................................................................................................................

3-4-2-1- تولید جریان مرجع سمت روتور...............................................................................................................

3-4-3- کنترل کانورتر سمت شبکه(GSC) ............................................................................................................

3-4-3-1- تولید جریان مرجع سمت شبکه............................................................................................................

3-4-3-2- حلقه قفل فاز ( Phase Locked Loop PLL)..........................................................................................

3-4-3-3- طراحی کنترلر.........................................................................................................................................

فصل چهارم: شبیه‌سازی........................................................................................................................................

4-1- شبیه‌سازی توربین بادی مجهز به DFIG........................................................................................................

4-2- سیستم قدرت نمونه........................................................................................................................................

4-3- نتایج حاصل از شبیه‌سازی.............................................................................................................................

4-3-1- تحلیل سیستم در دستگاه مرجع ساکن....................................................................................................

4-3-1-1- عملکرد سیستم در حالت ایده آل..........................................................................................................

4-3-1-2- عملکرد سیستم در حالت سرعت باد متغیر.........................................................................................

4-3-1-3- عملکرد سیستم در حالت تغیرات ولتاژ.................................................................................................

4-3-1-4- عملکرد سیستم در حالت تغییرات همزمان ولتاژ و سرعت باد ............................................................

4-3-1-5- عملکرد سیستم در حالت تغییرات نامتقارن ولتاژ................................................................................

4-3-2- تحلیل سیستم در دستگاه مرجع سنکرون................................................................................................

4-3-2-1- عملکرد سیستم در حالت ایده‌آل...........................................................................................................

فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات

5-1- نتیجه‌گیری......................................................................................................................................................

5-2- پیشنهادات......................................................................................................................................................

پیوست‌ها.................................................................................................................................................................

ضمیمه.....................................................................................................................................................................

منابع و ماخذ............................................................................................................................................................

Abstract...................................................................................................................................................................

منبع:

فهرست منابع فارسی

[13]تحلیل ماشین‌های الکتریکی، پل سی کراس، ترجمه سید مرتضی سقائیان‌نژاد و حسن نیک خواجوئی. انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان، دی 1376.

[15]بررسی و طراحی سیستم کنترل توربین بادی در حالت دور ثابت با ژنراتور آسنکرون، محمد حسن غفاری سعادت، حمیدرضا لاری و محمد خردمند کیسمی، هجدهمین کنفرانس بین‌المللی برق، 1382.

[23]طراحی کنترل کننده مناسب جهت کاهش پدیده تشدید زیر سنکرون در سیستم قدرت شامل مزارع بادی، مهرداد زکوی،پایان‌نامه کارشناسی ارشد،1392.

فهرست منابع لاتین

[1]www.suna.org.ir

[2]global wind statistics, global wind energy council(GWEC), 2012.

[3]Blanco, 2009; EWEA, 2009; Douglas-Westwood, 2010; and Make Consulting, 2011c.

[4]R. Fiestas, et al., “wind power 2008 sectors year book: analysis and data”, Spanish wind power association, 2008.

[5]F. Iov, A. Daniela Hansen, P. Sørensen, F. Blaabjerg, Report ” Wind Turbine Blockset in Matlab/Simulink General Overview and Description of the Models” , Aalborg University, March 2004.

[6]S. Soter, R. Wegener, “Development of Induction Machines in WindPower Technology”, IEEE Electric Machines and drives Conference,Antalya, 2007.

[7]R. Pena, J. C. Clare, and G. M. Asher, “Doubly fed inductiongenerator using back-to-back PWM converter and its application tovariable speed wind energy generation” , Proc. Inst. Elect. Eng.-Elect.Power Appl., vol. 143, no. 3, pp. 231-241, May. 1996.

[8]Global Wind Energy Council (GWEC). Available online:http:/www.gwec.net.

[9] J. B. Ekanayake, L. Holdsworth, X. WU, N. JENKIS, “DynamicModeling Of Doubly Fed Induction Generator Wind Turbines” , IEEETrans On Power System,Vol.18, No.2, May 2003

[10]G. Shrestha, H. Polinder, D. J. Bang, J. A. Ferreira, “Review ofEnergy Conversion system for Large wind Turbines”, European WindEnergy Conference (EWEC),2008.

[11] A. Mullane, G. Lightbody, R. Yacamini, “Wind Turbine Fault Ridethrough Enhancement”, IEEE Trans. On power sys, Vol.20, No.4,November 2005.

[12]Chee-Mun Ong, ”Dynamic Simulation of Electric Machinery: Using MATLAB/SIMULINK”, Prentice Hall PTR, 1998.

[14]N. Khemiri, A. Khedher, and M. F. Mimouni, “ An Adaptive Nonlinear Backstepping Control of  DFIG Driven by Wind Turbine,”, WSEAS Transations on Environment  and Development, 2012.

[16]A. Musyafa’, A. Harika, I. M. Y. Negara, I. Robandi, ”Pitch Angle Control of Variable Low Rated Speed Wind Turbine Using Fuzzy Logic Controller”, International Journal of Engineering & Technology,2010.

[17] D.Srinivasa Rao, T.Ajaykumar, ”Grid Connected DFIG With Efficient Rotor Power Flow Control Under Sub & Super Synchronous Modes of Operation”, International Electrical Engineering Journal,2012.

[18]A. Kushwaha, I. Singh, ”Literature review paper on doubly fed induction generator wind turbine technology”, International Journal of Enhanced Research in Science Technology & Engineering,2013.

[19]A. Carlsson, ”The Back-to-back converter control and design”, Department of Industrial Electrical Engineering and Automation Lund Institute of Technology,1998.

[20]P. S. Mayurappriyan , Jovitha Jerome, M. Ramkumarand K. Rajambal, ” Dynamic Modeling and Analysis of Wind Turbine Driven Doubly Fed Induction Generator”, International Journal of Recent Trends in Engineering,2009.

[21]Md. ARIFUJJAMAN, M.T. IQBAL, John E. QUAICOE, ”Vector control of a DFIG based wind turbine”, Journal of electrical & electronics engineering, 2009.

[22]A. Devi R, ”Active and Reactive Power Regulation of a Grid Connected Wind Energy Conversion System with Doubly Fed Induction Generator”, International Journal of Advanced Research in  Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering,2014.

[24]S.Ghasem zadeh, S.H.Hosseini, G.B.Gharehpetian, ”Unified modeling of wind power station including DFIG for distributed generation studies”, Journal of faculty of engineering, 2008.