With increased penetration of wind power into the electrical grid, Doubly Fed Induction Generator (DFIG) for wind turbines are largely deployed due to their variable speed feature and hence influencing system dynamics. This paper presents the modeling and control of DFIG in details, where the stator is connected directly to a stiff grid and the rotor is connected to the grid through bidirectional back-to-back AC-DC-AC converter. The proposed model is the only complete detailed Simulink model which does not use the Semi-Power System toolbox and will be suitable to be operated in both sub-synchronous and super-synchronous mode of operation. A new vector control strategy based on the rotor flux oriented vector control has been proposed in this paper, the new vector control strategy is compared with the stator flux oriented vector control which is commonly used to control the DFIG. The two indirect vector control strategies based on the stator flux estimation, and rotor flux estimation have been applied to the rotor side converter (RSC) to control the stator active power produced by the generator. The complete system is modeled and simulated in the MATLAB/ SIMULINK environment in such a way that it can be suited for modeling of all types of induction generator configurations

چکیده

با افزایش نفوذ انرژی باد در شبکه برق، ژنراتور القایی دوتحریکه (PFIG) برای توربین های بادی به دلیل ویژگی سرعت متغیر و بنابراین تاثیر روی دینامیک سیستم، بسیار به کار برده شده اند. این مقاله مدل سازی وکنترل DFIG را با جزییات ارائه می‌کند، که استاتور مستقیما به شبکه متصل است و روتور از طریق مبدل AC-DC-AC پشت به پشت دوطرفه به شبکه متصل شده است. مدل پیشنهادی تنها مدل سیمولینکی با جزییات کامل می باشد که از جعبه ابزار semi-Power system استفاده نمی‌کند و برای کار در مد عملکردی زیرسنکرون و فوق سنکرون مناسب است. در این مقاله یک استراتژی کنترلی برداری براساس کنترل بردار جهت شار روتور پیشنهاد شده است .استراتژی کنترل برداری جدید،  با کنترل بردار جهت شار استاتور که به صورت معمول برای کنترل DFIG استفاده می‌شود مقایسه شده است. دو استراتژی کنترل بردار غیرمستقیم براساس تخمین شار استاتور و تخمین شار روتور به مبدل سمت روتور(RSC) برای کنترل توان اکتیو تولید شده توسط ژنراتور اعمال شده اند. سیستم کامل در محیط سیمولینک متلب مدلسازی و شبیه سازی شده است ، این محیط برای مدلسازی همه‌ی انواع ساختارهای ژنراتورهای القایی مناسب می باشند. 

به دلیل افزایش نگرانی ها در مورد آلودگی های CO2، سیستم های انرژی باد در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. مزرعه های بادی بزرگ در سرتاسر جهان نصب شده و یا در حال طراحی هستند و رتبه انرژی باد(به صورت تکی و یا مزرعه ای) در حال افزایش است. به صورت معمول برای هر مزرعه بادی، توربین های بادی برپایه ژنراتورهای تکنولوژی DFIG با مبدل هایی با توان حدود 25 تا 30 درصد توان نامی ژنراتور به کار برده می شوند. در مقایسه با توربین های بادی که از ژنراتورهای القایی با سرعت ثابت استفاده می‌کنند، توربین های بادی برپایه DFIG دارای مزایایی از جمله عملکرد سرعت متغیر و قابلیت توان راکتیو و اکتیو چهار ربعی می باشند. این سیستم ها همچنین دارای هزینه کمتر و تلفات کمتر مبدل ها در مقایسه با سیستم های برپایه ژنراتورهای سنکرون تمام تحریک با مبدل های با توان برابر توان نامی ژنراتور‌ می‌باشند. DFIG اساسا یک ماشین القایی روتور سیم پیچی شده استاندارد می‌باشد که استاتور مستقیما به شبکه متصل است و اتصال روتور و شبکه از طریق مبدل با مدولاسیون پهنای باند(PWM) پشت به پشت می‌باشد. یک دیاگرام شماتیکی ساده شده DFIG براساس سیستم تولید انرژ باد در شکل 1 نشان داده شده است. این مقاله در ابتدا مدل DFIG را در مختصات مرجع d-q بیان می‌کند و در بخش دوم استراتژی کنترل برداری DFIG را تشریح می‌کند. کنترل برداری غیر مستقیم با منترل کننده های انتکرالی مشتقی برای کنترل مستقل توان اکتیو و راکتیو در این مقاله ه کار برده شده است. عملکرد استراتژی کنترلی با دنبال کردن مقدار مرجع توان اکتیو و راکتیو ارزیابی می شود. در این مقاله دو روش کنترلی برداری غیر مستقیم بسته به مرجع شار اعمال شده اند. روش کنترلی اول براساس مرجع شار استاتوراست(4)، و روش دوم براساس مرجع شار روتور است…