در این پروژه مدل مشروح ژنراتور القایی دو سو تغذیه ارائه شده و با شبیه‌سازی تجهیزات الکترونیک قدرت، توربین بادی و سیستم‌های کنترلی، آن را به شبکه متصل می‌کنیم. عملکرد سیستم را در پنج مرحله مورد بررسی قرار می‌دهیم. در مرحله اول سیستم در حالت ایده‌آل مورد بررسی قرار می‌گیرد. در مرحله دوم سرعت باد متغیر به سیستم اعمال شده در حالی که ولتاژ شبکه سه فاز متقارن است و رفتار سیستم تحت این شرایط بررسی می‌گردد. در مرحله سوم سرعت باد ثابت بوده ولی یک افت ولتاژ ۵۰ درصد به سیستم اعمال می‌گردد. در مرحله چهارم سرعت باد متغیر و افت ولتاژ ۵۰ درصد به سیستم اعمال شده است. و بالاخره در مرحله پنجم شبکه نامتقارن در نظر گرفته شده و عکس العمل نیروگاه تحت این شرایط مورد مطالعه قرار می‌گیرد.
فصل سوم
مدل‌سازی و کنترل
۳-۱- ژنراتور القایی از دو سو تغذیه (DFIG)
شکل اصلی یک DFIG که به وسیله یک توربین بادی به حرکت در می‌آید در شکل (۳-۱) نشان داده شده است. توربین بادی از طریق یک سیستم مکانیکی به DFIG متصل شده است که شامل یک محور سرعت بالا و یک محور سرعت پایین است که یک گیربکس بین آنها قرار دارد[۱۱].
شکل (۳-۱) ساختار DFIG
ماشین القایی روتور سیم‌پیچی در این شکل از هر دو طرف استاتور و روتور تغذیه می‌شود. استاتور بطور مستقیم در حالی که روتور از طریق یک VFC به شبکه متصل است. به عبارت دیگر تولید توان الکتریکی در ولتاژ و فرکانس ثابت برای رنج وسیعی از سرعت زیر سنکرون تا فوق سنکرون روتور برای شبکه فراهم است. توان جاری بین مدار روتور و شبکه را می‌توان هم از لحاظ دامنه و و هم از لحاظ جهت می‌توان کنترل کرد.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
VFC شامل دو عدد مبدل PWMکه از (IGBT[9]) استفاده می‌کند، می‌باشد که بطور پشت به پشت از طریق یک خازن به هم متصل شده‌اند.
شکل (۳-۲) جزییات مربوط به مبدل سمت روتور و مبدل سمت شبکه را نشان می‌دهد[۱۱].
شکل (۳-۲) نحوه اتصال مبدل سمت روتور و شبکه به ژنراتور
۳-۱-۱- مدل ماشین
برای ارائه مدل ابتدا پارامترهای زیر را تعریف می‌کنیم [۱۲],[۱۳]:
Vqs و Vds ولتاژهای سه فاز استاتور در دستگاه مرجع dq هستند.
Iqsو Idsجریان‌های سه فاز استاتور در دستگاه مرجع dq هستند.
qsλ و dsλ شارهای نشتی سه فاز استاتور در دستگاه مرجع dq هستند.
Vqr و Vdr ولتاژهای سه فاز روتور در دستگاه مرجع dq هستند.
Iqrو Idrجریان‌های سه فاز روتور در دستگاه مرجع dq هستند.
qrλ و drλ شارهای نشتی سه فاز روتور در دستگاه مرجع dq هستند.
معادلات ولتاژ [۱۲],[۱۳].
(۳-۱)
(۳-۲)
(۳-۳)
(۳-۴)
معادلات توان[۱۲],[۱۳]:
(۳-۵)
(۳-۶)
معادله گشتاور[۱۲],[۱۳]:
(۳-۷)
معادلات شار[۱۲],[۱۳]:
(۳-۸) (۳-۹) (۳-۱۰)
(۳-۱۱)
معادلات در مرجع میدان دوار برابر است با[۱۲],[۱۳]:
(۳-۱۲)
(۳-۱۳)
(۳-۱۴)
(۳-۱۵)
معادلات شار دور[۱۲],[۱۳]:
(۳-۱۶)
(۳-۱۷)
(۳-۱۸)
(۳-۱۹)
که در آنهاXss=Xm+Xls و Xrr=Xm+Xlr است.
گشتاور الکترومغناطیسی برابر است با[۱۲],[۱۳]:
(۳-۲۰)
کل توان اکتیو و راکتیو تولیدی برابر است با[۱۲],[۱۳]:
(۳-۲۱)
(۳-۲۲)
معادله مکانیکی برابر است با[۱۲],[۱۳]:
(۲۳-۳)
شکل (۳-۳) مدار معادل ژنراتور القایی از دو سوتغذیه را به همراه مبدل‌های آن نشان می‌دهد[۱۱],[۶].
شکل (۳-۳) مدار معادل DFIG
۳-۲- مدل‌سازی اجزاء
۳-۲-۱- مدل‌سازی توربین بادی
توربین بادی سیستمی است که دارای تعدادی پره که به وسیله آنها انرژی را از باد دریافت، و آن را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. لذا توان آیرودینامیک توربین بادی Pt که وابسته به ضریب توان Cpمی‌باشد به صورت زیر بیان می‌گردد[۱۴],[۱۵],[۱۶].
(۳-۲۴)
ρ چگالی هوا، R شعاع تیغه، β زاویه گام و λ سرعت نسبی باد است. همانطور که از شکل (۳-۴) مشاهده می‌گردد در هر زاویه پره مشخص، مقدار ضریب توان به ازای یک λ خاصی ماکزیمم می‌شود. حداکثر توان بدست آمده در یک سرعت باد مشخص با بهره گرفتن از رابطه (۳-۲۵) به صورت زیر بدست می‌آید:
