Abstract
The present paper deals with the modeling of wind turbine generation systems. The model of a doubly fed induction generator, along with the corresponding converter, crow bar protection and electrical grid is described. The different level control strategies both in normal operation and under voltage dig conditions are discussed, including speed control, torque and reactive power control for the rotor-side converter, reactive and DC voltage control for the grid-side converter and the corresponding current loops control. The results obtained with simulations are compared to experimental data obtained from voltage sags provoked to real wind turbines
چکیده
مقاله پیش رو به مدل‌سازی سیستم‌های تولید ژنراتور بادی می‌پردازد. مدل یک ژنراتور القایی تغذیه دوبل در کنار مبدل متناظرش، حفاظت اهرم و نیز شبکه برق در این مقاله تشریح شده است. استراتژی‌های مختلف هم در شرایط کار عادی و هم تحت شرایط افت ولتاژ مورد بحث قرار گرفته‌اند شامل کنترل سرعت، کنترل گشتاور و کنترل توان برای مبدل سمت روتور، کنترل ولتاژ رأکتیو و ولتاژ DC برای مبدل سمت شبکه و کنترل حلقه‌های جریان متناظر با آن‌ها. نتایج به دست آمده با استفاده از شبیه‌سازی با داده‌های عملی به دست آمده از نوسانات ولتاژ واقعی روی توربین‌های بادی مقایسه شده است.
1-مقدمه
توان بادی به‌عنوان یکی از منابع انرژی تجدید پذیر قابل‌اعتماد پس از پیشرفت در سه دهه اخیر معرفی شده است. اما یکپارچه‌سازی این منبع با سیستم‌های قدرت کنونی دارای چالش‌های فنی متعددی در زمینه امنیت تغذیه برق از نظر قابلیت اطمینان، قابلیت دسترسی و کیفیت توان است. اثر توربین بادی در اصل به سطح نفوذ آن وابسته است اما همچنین به اندازه سیستم قدرت، ترکیب ظرفیت تولید، میزان ارتباطات به سایر سیستم‌ها و نیز تغییرات بار نیز بستگی دارد. از آنجایی که نفوذ تولید بادی در حال رشد است، اپراتورهای سیستم توجه زیادی را به تحلیل اثر تولید توان بادی روی سیستم‌های برق متصل معطوف کرده‌اند. به همین دلیل، پیش‌نیازهای اتصال شبکه برآورده شده است. در طی چند سال اخیر،پیش‌نیازهای اتصال سیستم به شبکه یکپارچه‌سازی شده است، علاوه بر مسائل حالت دائمی، پیش‌نیازهای دینامیکی، نظیر افت ولتاژ و قابلیت عبور از خطا. این امر لزوم مدل‌سازی دقیق سیستم‌های توربین بادی را به‌منظور تحلیل پدیده دینامیکی در شبکه قدرت بیش‌ازپیش کرده است.
علاوه بر این، فناوری‌های جدید توربین بادی، با ترکیب سیستم‌های کنترلی و الکترونیک قدرت، این امکان را برای واحدهای تولیدی توان بادی فراهم کرده است که در کنترل توان اکتیو و رأکتیو مشارکت داشته باشند. ساختارهای واقعی ژنراتور در توربین‌های بادی سرعت متغیر جدید، از نوع ژنراتورهای القایی تغذیه دوبل (DFIG) می‌باشد که در شکل 1 نشان داده شده است. این ساختار از یک ژنراتور القایی روتور سیم‌پیچی تشکیل یافته است که در آن سیم‌پیچ‌های استاتور به‌صورت مستقیم به شبکه متصل بوده و سیم‌پیچ‌های روتور به یک مبدل پشت‌به‌پشت متصل است. این مبدل پشت‌به‌پشت بر اساس توان جزئی ژنراتور تعیین می‌شود و قادر است به‌صورت دو جهته عمل کند...