عنوان

شبیه‌سازی و کنترل یک توربین بادی ‮‭PMSG‬ متصل به شبکه

Number

‭۵۴۱۱پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

شبیه‌سازی و کنترل یک توربین بادی ‮‭PMSG‬ متصل به شبکه

First Statement of Responsibility

/آیدا باغبانی اسکوئی

Name of Publisher, Distributor, etc.

تبریز : دانشگاه تبریز ، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۱۱۷‬ ص‬

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

برق - قدرت

Date of degree

‮‭۱۳۹۱/۰۶/۰۱‬

Body granting the degree

تبریز : دانشگاه تبریز ، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

Text of Note

همزمان با گسترش سیستم‌های تبدیل انرژی باد، فن‌آوری‌های مختلفی برای توسعه‌ی آن‌ها ارائه شده است که ژنراتورهای سنکرون مغناطیس دائم، به دلیل ویژگی‌هایی چون، حجم و وزن کم، بازدهی بالا و امکان حذف گیربکس، مورد توجه این سیستم‌ها قرار گرفته است .در سیستم‌های تبدیل انرژی باد ‮‭PMSG‬ براساس یکسوساز کنترل-نشده یک مبدل‮‭dc - dc‬میانی برای اتصال یکسوساز به اینورتر مورد نیاز است .این مبدل‮‭dc - dc‬میانی، علاوه بر افزایش ولتاژ عمل کنترلی برای حصول حداکثر توان را انجام می‌دهد .معمولترین مبدل‮‭dc - dc‬در کاربردهای تبدیل انرژی باد‮‭PMSG‬ ، چاپر افزاینده است، ولی اخیرا استفاده از شبکه‌ی امپدانسی، به عنوان جایگزینی برای چاپر اقزاینده، معرفی شده است که باعث افزایش قابلیت اطمینان سیستم می‌شود .همچنین، عدم وجود زمان ‮‭Dead Time‬ دنی اینورتر منبع امپدانس، موجبات کاهش ‮‭THD‬ ولتاژ و جریان را فراهم می‌کند.در این پایان‌نامه، الگوریتم محاسباتی برای تثبیت ولتاژ خازن در استفاده از چاپر افزاینده و شبکه‌ی امپدانسی معرفی و بهره‌گیری از آن برای انتقال کل توان خروجی توربین بادی به شبکه پیشنهاد می-شود .استفاده از این الگوریتم، در مقایسه با روش استفاده از کنترلر‮‭PI‬ ، مشکلات پیدا کردن ضرایب ‮‭PI‬ را ندارد .همچنین، قابلیت عملکرد در خازن‌های با اندازه‌ی کوچک را داراست و در آن، میزان خطا از مقدار مرجع قابل تنظیم می‌باشد .ولی پیچیدگی‌های حاصل از محاسبات، عیب این روش محسوب می‌شود .این الگوریتم، همچنین، باعث افزایش اندکی در ‮‭THD‬ جریان شبکه می‌شود .سیستم تبدیل انرژی باد ‮‭PMSG‬ با استفاده از اینورتر منبع ولتاژ با دو منبع ‮‭dc‬ جداگانه، ساختاری است که در ادامه ارائه می‌گردد که در آن از دو توربین بادی متصل به ‮‭PMSG‬ که به صورت مستقل با استفاده از چاپر افزاینده‌ی مربوطه برای حصول ‮‭MPPT‬ کنترل می‌شوند، استفاده می‌شود .مزایای ترانسفورماتور در این ساختار، عبارت است از :ایزولاسیون الکتریکی، جلوگیری از صدمه‌رسانی به ادوات الکترونیک قدرت هنگام ایجاد خطا در شبکه، کاهش سایز ترانسفورماتور اتصال به شبکه، کاهش ‮‭THD‬ ولتاژ خروجی و افزایش سطوح آن .همچنین برای جلوگیری از عدم تعادل ولتاژ لینک‌های خازنی در این سیستم، استفاده از پایدارساز چاپری پیشنهاد می‌شود .سیستم تبدیل انرژی باد ‮‭PMSG‬ با استفاده از اینورتر منبع ولتاژ چندسطحه، ساختار دیگری‌ست که در آن از ‮‭n‬ توربین بادی که به صورت مستقل کنترل می-شود، استفاده می‌شود .در ادامه، سیستم‌های معادل با استفاده از شبکه امپدانسی معرفی می‌شوند که برای حصول ‮‭MPPT‬ در آن‌ها، شرایط توربین‌ها یکسان و سرعت روتور تقریبا برابر، فرض می‌شود .در تمامی این سیستم‌ها، کنترل توان اکتیو و راکتیو همانند حاربینه است، با این تفاوت که برای انتقال کل توان اکتیو به شبکه، تثبیت مجموع ولتاژ خازها درنظر گرفته می‌شود .برای سویزنی اینورتر منبع امپدانس چندسطحه نیز ، دو روش مدولاسیون پهنای پالس بردار فضایی ‮‭(SVPWM)‬ و کنترل بردار فضایی ‮‭(SVC)‬پیشنهاد مشود که روش ‮‭SVC‬ به دلیل ‮‭THD‬ ولتاژی و فرکانس سویزنی پایین و همچنین عدم افزایش چشمگیر تعداد سویزنی در صورت اعمال حالت‮‭Shoot Through‬ ، نسبت به روش ‮‭SVPWM‬ برتری دارد

Text of Note

With the growth of wind energy conversion systems (WECSs), various technologies are developed for them. Permanent magnet synchronous generators (PMSGs) are used by these technologies due to special characteristics of PMSGs such as low weight and volume, high performance, and possibility of gearbox elimination. In the PMSG WECSs based diode rectifier, a dc-dc converter for connection between the rectifier and inverter is needed. This dc-dc converter despite of voltage boosting, is controlled for maximum power point tracking (MPPT). Boost chopper is conventional dc-dc converter for WECS using PMSG, but, the Z-source network is recently proposed as a replacement of it. This kind of dc-dc converter causes to improvement in reliability of the system. Also, inverter output power distortion is reduced, since there is no need to phase leg dead time.In this thesis, mathematical algorithm for capacitor voltage control using boost chopper and Z-source network is introduced, and utilization of it for output power control of wind turbine is proposed. Using this algorithm doesn't have problem of finding the PI controller gains, comparison with PI controller algorithm. This algorithm, also, has ability of operation in small capacitors and in that, the error between output voltage and reference voltage is adjustable. But, it is more complex, and causes to little increase in the grid current THD. Then, PMSG WECS using voltage source inverter with two isolated dc sources is suggested, which uses two PMSG connected wind turbines controlling with associated boost choppers for MPPT. Advantages of the transformer in this configuration are: electrical isolation, presentation of power electronics converters, decrease of grid connected transformer size, reduction of voltage THD and increase of its level numbers. Also, utilization of chopper stabilizer is proposed for equalization of capacitor link voltages. PMSG WECS using multilevel voltage source inverter is the other configuration which uses n PMSG connected wind turbines controlling independently. Continuously, equivalent systems using Z-source network is introduced. In these systems, it is assumed that turbines qualifications and rotor speeds are almost the same for MPPT control. In all of these systems, active and reactive power controls are similar to systems with one turbine, but it is considered that summation of capacitor voltages should be constant. Also, for switching of multilevel Z-source inverter, two control methods are proposed: space vector pulse width modulation (SVPWM) and space vector control (SVC). The SVC method is better than SVPWM method, because of low voltage THD and switching frequency, and few increase of switching numbers

Z-source converter, mathematical algorithm for capacitor voltage control.

Variable speed wind turbine

permanent magnet synchronous generator

wind energy conversion system

voltage source converter

باغبانی اسکوئی،آیدا

حسینی،سید حسین، استاد راهنما

قاسم زاده، سعید، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی