بررسی و بهبود عملکرد ساختار پشت به پشت برای اتصال به شبکه در نیروگاههای بادی با ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم
First Statement of Responsibility
/فرهود خسروی
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
: مهندسی برق وکامپیوتر
Date of Publication, Distribution, etc.
، ۱۳۹۲
Name of Manufacturer
، افشاری
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
کارشناسی ارشد
Discipline of degree
مهندسی برق - قدرت
Date of degree
۱۳۹۲/۱۱/۲۰
Body granting the degree
دانشگاه تبریز
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
در سالهای اخیر و با توجه به کمبود سوخت فسیلی تولید برق از منابع تجدیدپذیر اهمیت فوقالعادهایی یافته است .در این میان انرژی بادی به سبب فراگیر بودن آن و امکان استفاده از آن در اکثر مناطق تحت سکونت بشر اهمیت و گسترش زیادی یافته است .همچنین ژنراتورهای سنکرون مغناطیس دائم به دلیل ویژگیهایی همچون وزن کم، حجم کم، بازدهی بالا، تکنولوژی مناسب و برآورده ساختن امکان حذف گیربکس مورد توجه قرار گرفته است .انرژی الکتریکی پس از تولید توسط ژنراتور باید به نحو مناسبی با استفاده از ادوات الکترونیک قدرت به شبکه سراسری یا مصرف کننده محلی انتقال یابد و کیفیت توان مناسبی نیز داشته باشد .در این پایاننامه پس از مقدمه اولیه، انواع مختلف ژنراتورهای مورد استفاده در توربینهای بادی مورد بررسی قرار گرفتهاند و در ادامه استانداردها و مسائل مهم مورد نظر در اتصال به شبکه بیان شده است و سپس روشهای اتصال به شبکه به صورت اجمالی مورد بحث قرار گرفتهاند .برای انجام اتصال تاکنون روشهای زیادی استفاده شدهاند که از آن جمله میتوان به روش مبتنی برSource - Zو یا با یکسوساز کنترل نشده به همراه چاپر افزاینده اشاره کرد .روش دیگری که منظور و هدف این پایاننامه بوده اتصال به طریق سیستم پشت به پشت است .این سیستم به دلیل استفاده از اینورترها که قابلیت کنترل مناسبی دارند، امکان اتصال مناسب و کنترل شدهایی را فراهم میآورند .تمام اینورترهای مورد استفاده در سیستم پشت به پشت تا هماکنون از نوع شش یا نه سوئیچه هستند که به علت وجود تلفات کلیدزنی و هزینه بالای تهیه ادوات نیمهرسانا و طراحی سیستم کنترلی مناسب موجب اتلاف انرژی و افزایش هزینه اولیه احداث نیروگاه بادی میشوند .بنابراین جهت حل این مشکل و کاهش هزینههای مصرفی، یک سیستم با اینورتر ۴ سوئیچه در این پایاننامه پیشنهاد شده است که باعث کاهش این هزینهها و در نهایت افزایش بهرهوری کل سیستم میشود .تمام یافتهها و تئوریهای بحث شده با نرمافزار MATLAB شبیهسازی شده و نتایج مربوط به شبیهسازی ها با تئوریهای ذکر شده و انتظارات اولیه مقایسه شدهاند .نتایج بهدست آمده با دقت مناسبی منطبق بر روشهای تئوریک و معادلات مربوط به سیستم است .سیستم کنترلی دارای توانایی جذب گشتاور بهینه از ژنراتور، دنبال کردن بسیار مناسب MPPT بر مبنای روشP & O، تثبیت ولتاژ لینک dc و صفر کردن توان راکتیو ارسالی به سمت شبکه و مصرف کننده است که منظور سیستم پشت به پشت برآورده ساختن این نیازهاست
Text of Note
In recent years, due to the shortage of fossil fuels, power generation using renewable energy sources has been of significant importance. Among these renewable energy sources, for the reasons of abundance and feasibility, the wind energy is being used in most of the human habitats around the world. Permanent Magnet Synchronous Generators (PMSG) because of their properties such as low weight, low volume, high efficiency, proper technology and the elimination of need for a gear box have been under consideration vastly. Electrical energy is to be properly transmitted to the grid or a local consumer by using power electronics after being produced in a generator with an adequately preserved power quality. In this thesis, after a preliminary introduction, different types of generators used in wind turbines are studied and subsequently the standards and important issues regarding grid integration have been expressed; and afterwards grid integration methods are discussed. So far many methods regarding grid integration have been applied such as Z-Source based method or methods based on an uncontrolled rectifier with a boost chopper. Another method, which is the main purpose of this study/thesis/research, is back to back integration method. This system provides a properly controlled integration since it utilizes invertors with acceptable control capabilities. So far all the invertors used in back to back systems are six or nine switch invertors which cause energy waste and they increase the primary costs of wind farm/plant construction since there is a waste of energy in the act of switching and the design of a proper control system and preparing semiconductors require high costs. As a means to resolve this issue and to reduce the expenses of consumption a system with a four stage/level switch is proposed in this thesis which reduces the costs and increases the efficiency of the entire system. All the findings and theories have been simulated using MATLAB software and the results of simulations have been compared with respective theories and initial expectations. With a high accuracy the results are in conformity with theoretical methods and equations related to the system. The control system has the capability of absorbing optimum torque from the generator, properly following MPPT based on P&O, stabilizing dc link voltage and keeping reactive power delivered to the grid or consumer at zero hence the purpose of back to back systems which is the fulfillment of these requirements