Abstract
This paper proposes a sliding-mode control (SMC)-based scheme for the variable-speed direct-driven wind energy conversion systems (WECS) equipped with a permanent magnet synchronous generator connected to the grid. In this paper, diode rectifier, boost converter, neutral point clamped inverter, and L filter are used as the interface between the wind turbine and grid. This topology has abundant features such as simplicity for low- and medium-power wind turbine applications. It is also less costly than back-to-back two-level converters in medium-power applications. The SMC approach demonstrates great performance in complicated nonlinear systems control such as WECS. The proposed control strategy modifies reaching law (RL) of the sliding mode technique to reduce chattering issue and to improve total harmonic distortion property compared to conventional RL SMC. The effectiveness of the proposed control strategy is explored by simulation study on a 4-kW wind turbine, and then verified by experimental tests for a 2-kW setup
چکیده
این مقاله یک الگوی مبتنی بر کنترل مد لغزشی (SMC) را برای یک سیستم تبدیل انرژی بادی درایو مستقیم و سرعت متغیر (WECS) که مجهز به ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم (PMSG) می‌باشد در مود متصل به شبکه، پیشنهاد می‌کند. در این تحقیق، یکسو‌ساز دیودی، مبدل بوست، اینورتر کلمپ نقطه خنثی (NPC) و فیلتر L به عنوان واسط بین توربین بادی و شبکه به کار رفته‌اند. این ساختار دارای ویژگی‌های فراوانی است ازجمله سادگی در کاربردهای توربین‌های بادی در سطح توان متوسط و توان پایین. همچنین دارای هزینه کمتری در مقایسه با مبدل‌های دوسطحی پشت‌به‌پشت در کاربردهای توان متوسط می‌باشد. روش SMC عملکرد فوق‌العاده‌ای را در کنترل سیستم‌های غیرخطی پیچیده نظیر WECS از خود نشان می‌دهد. استراتژی کنترلی پیشنهادی با اصلاح قاعده برد (RL) در روش مد لغزشی به منظور کاهش مشکلات مربوط به نوسان (chattering) و نیز بهبود مشخصه THD در مقایسه با قاعده برد متداول در SMC، عمل می‌کند. اثربخشی استراتژی کنترلی پیشنهادی با استفاده از شبیه‌سازی روی یک توربین بادی 4 kW و در ادامه با کمک تست‌های عملی بر روی یک نمونه واقعی 2 kW تأیید شده است.
1-مقدمه
انرژی تجدید پذیر به عنوان یک منبع انرژی جایگزین در نظر گرفته می‌شود به این خاطر که سوخت‌های فسیلی محدود بوده و مشکلات آلایندگی به دنبال دارند. یکپارچه‌سازی انرژی تجدید پذیر در سیستم قدرت با چالش‌های متعددی در تئوری و عمل مواجه است. یکی از قابل‌توجه‌ترین منابع انرژی تجدید پذیر، فناوری سیستم تبدیل انرژی بادی (WECS) است. این فناوری از ظرفیت‌های چند ده کیلووات تا چندین مگاوات طی دهه‌های اخیر، پیشرفت داشته است. سرمایه‌گذاری در سرتاسر دنیا در حوزه WECS در آینده گسترش بیشتری خواهد یافت. امروزه، WECS های مجهز به ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم (PMSG) در صنعت انرژی بادی به‌گونه‌ای متداول‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد، به‌ویژه در کاربردهای دور از ساحل دریا که دلیل آن نیز حذف گیربکس و سیستم تحریک است....