For a multimegawatts doubly-fed induction generator (DFIG), the grid voltage disturbances may affect the stator flux and induce the transient stator flux, due to the direct connection of the stator and the grid. The accumulation of the transient stator flux caused by the variations of the stator voltage may introduce harmful power and torque oscillations to the DFIG, and even lead to rotor overcurrent. For the conventional field-oriented vector control strategy, the design of the controller is based on the steady-state model of the DFIG, which neglects the dynamic of the stator flux, and, therefore, it cannot work well during the transient state to decay the transient flux and to suppress the flux accumulation. In this paper, a dual-loop control strategy, which includes the conventional current loop and an additional flux loop, is proposed to not only control the active and reactive power, but also decay the stator transient flux, and avoid the accumulation of the stator transient flux. Moreover, the proposed strategy can obtain nearly constant stator active power and electromagnetic torque, which may prolong the lifetime of the drive train. A case study on a typical 2-MW DFIG-based wind turbine demonstrating the effectiveness of the proposed control methods is verified with simulations in MATLAB/Simulink. The proposed control methods are also experimentally validated using a scaled-down 7.5-kW DFIG. The simulation and experimental results clearly validate the effectiveness and feasibility of the proposed strategy, and show the improved dynamic performances of the DFIG

چکیده

برای ژنراتور القایی تغذیه ­­مضاعف (DFIG) چند مگاواتی، اغتشاشات ولتاژ شبکه می ­توانند بر روی شار استاتور بعلت ارتباط مستقیم استاتور و شبکه تاثیر بگذارند و شار استاتور گذرا را القا کنند. تجمع شار استاتور گذرای ایجادشده توسط تغییرات ولتاژ استاتور می­تواند نوسانات توان و گشتاور مضر برای DFIG را نشان دهد، و حتی منجر به اضافه جریان روتور شود. برای استراتژی کنترل برداری میدان­ گرای (FOVC) مرسوم، طراحی کنترل­ کننده مبتنی بر مدل حالت دائم DFIGمی ­باشد، که دینامیک شار استاتور را نادیده می ­گیرد، و بنابراین در طی حالت گذرا برای کاهش شار گذرا و جلوگیری از تجمع شار خوب کار نمی ­کند. در این مقاله، استراتژی کنترل دوحلقه­ ای، که شامل حلقه جریان مرسوم و حلقه شار اضافی می­ باشد، پیشنهاد می ­شود که نه تنها توان اکتیو و راکتیو را کنترل می ­کند، بلکه همچنین شار گذرای استاتور را کاهش می­ دهد، و از تجمع شار گذرای استاتور جلوگیری می­ کند. ضمنا، استراتژی پیشنهادی می ­تواند توان اکتیو و گشتاور الکترومغناطیسی حدودا ثابت را بدست آورد، که می­ تواند عمر قطار درایو را بیشتر کند. بررسی نمونه­ ای بر روی توربین بادی مبتنی بر DFIG 2 مگاواتی معمولی نشان­دهنده اثربخشی روش­ های کنترل پیشنهادی با شبیه­ سازی­ ها در Matlab/Simulinkاثبات می­ شود. همچنین روش­های کنترل پیشنهادی بطور آزمایشگاهی با استفاده از DFIG 5/7 کیلوواتی کاهشی اعتبارسنجی می­ شوند. نتایجشبیه ­سازی و آزمایشگاهی بوضوح اثربخشی و امکان­پذیری استراتژی پیشنهادی را تصدیق می ­کنند، و عملکردهای دینامیکی بهبودیافته DFIG را نشان می­ دهند.

1-مقدمه

برای نیروگاه­ های انرژی باد، توربین بادی (WT) مبتنی بر ژنراتور القایی تغذیه­ مضاعف (DFIG) انتخابی اقتصادی بعلت مبدل منبع ولتاژ پشت به پشت نامی در فقط 35%-30% توان ژنراتور می­باشد. توپولوژی معمول سیستم تبدیل انرژی باد (WECS) مبتنی بر DFIG در شکل 1 نشان داده می ­شود. در مقایسه با WECSبا مبدل­های قدرت تمام­عیار، DFIG هیچ رابط DCبرای ایزوله کردن ژنراتور و شبکه ندارد، و سیم­ پیچی­ های استاتور آن مستقیما به شبکه از طریق ترانسفورماتور راه ­اندازی متصل می ­شوند. بنابراین، DFIGنسبت به اغتشاشات شبکه حساس­تر می­باشد...