عنوان پایان‌نامه
پایداری گذرای واحدهای تولیدی بادی با ژنراتور DFIG در شرایط خطای شبکه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2324;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 61487
- تاریخ دفاع
- ۱۰ آذر ۱۳۸۹
- دانشجو
- امیر اسدی
- استاد راهنما
- سعید افشارنیا
- چکیده
- امروزه و با افزایش نفوذ انرژی بادی و سهم تولید در شبکه های قدرت، الزامات و قوانین شبکه سختگیرانه‌تری در زمینه این انرژی تهیه و اعمال شده است. این بدان معناست که ژنراتورهای بادی در شرایط افت ولتاژهای شدید، همچنان باید متصل به شبکه مانده و در حفظ پایداری شبکه و غلبه بر تاثیرات کاهش ولتاژ مشارکت نمایند. به این قابلیت در سیستم‌های قدرت عملکرد بی‌وقفه در شرایط خطا و در حالت کلی عملکرد بی‌وقفه در شرایط افت ولتاژ گفته می شود. در این پایان‌نامه هدف بررسی و بهبود عملکرد و پایداری واحدهای تولید بادی با ژنراتور القایی دوسوتغذیه در شرایط بروز خطا در شبکه می‌باشد. لذا ارائه روشی به منظور کاهش نوسانات گشتاور و توان و در نتیجه کاهش تنش مکانیکی وارد بر اجزای مکانیکی جهت این امر مد نظر قرار گرفته است. بدین منظور پس از معرفی ساختارهای انرژی بادی به طور کلی، به معرفی ژنراتور القائی دو سو تغذیه به عنوان یکی از ساختارهای محبوب تولید انرژی بادی پرداخته شده است. سپس روابط و ساختار کنترلی این ژنراتور در شرایط عملکرد عادی به طور جامع مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. همچنین کنترل مدل داخلی به عنوان روشی برای طراحی مقادیر ضرایب کنترل کننده معرفی شده و از آن در طراحی ساختار کنترل کننده کمک گرفته شده است. پس از آن ضمن بررسی رفتار ژنراتور در شرایط خطای شبکه، تلاش شده است با روش کنترل اکتیو مبدل و تغییر مقادیر مرجع جریان روتور در ساختار کنترل کننده ی زنجیره ای مرسوم، میرایی نوسانات شار استاتور افزایش یابد که به نوبه خود منجر به کاهش نوسانات گشتاور و توان می‌گردد. سرانجام ژنراتور القایی دو سو تغذیه در شرایط کاهش ولتاژ ناشی از خطای سه فاز در خط انتقال شبیه سازی شده و پیامدهای منفی این کاهش ولتاژ بر روی متغیرهای مختلف سیستم شامل جریان ها، گشتاور و توان اکتیو و راکتیو و نیز عملکرد مطلوب روش پیشنهادی در بهبود شرایط در شبیه سازی ها نشان داده شده است. کلمات کلیدی : انرژی بادی، ژنراتور القایی دو سو تغذیه، LVRT، کنترل مدل داخلی.
- Abstract
- Currently and with constant rise of wind energy penetration level in electrical power systems, stricter grid codes and regulations are furnished and put into practice. As an implication of these regulations, wind turbines are required to remain connected to the grid during and after severe voltage dips in the network. Consequently they can contribute to the stability of the power system and mitigate the adverse effects caused by voltage sag on the grid. This capability is known as Fault Ride-Through or Low Voltage Ride-Through. This thesis is devoted to investigation and improvement of the performance and stability of wind turbines equipped with doubly fed induction generators during grid faults. Hence, a method is proposed in order to limit the oscillations in electrical torque and power, which accordingly leads to a considerable reduction in the mechanical stress on the mechanical components of the turbine. Thus, a brief introduction of different wind power generating units and their configurations is first given, doubly-fed induction generator as a popular structure in wind power generation is then further investigated. The model and control structure of this generator in normal operating conditions are then comprehensively studied. Also, Internal model control has been introduced as a proper method for the design of the controller, which is then utilized in designing the controller structure. The effects of the grid fault on the performance of the generator are studied, and an effort has been made to enhance the damping of the oscillations in the stator flux in the case of a voltage dip, by active control of the power converters and by modification of the rotor current reference values in a conventional cascade control structure, which in turn limits the oscillations in electrical torque and active power. Finally, the response of a doubly fed induction generator under a voltage sag caused by a three-phase fault in the grid is simulated, by which the unfavorable effects of the voltage dip on different parameters of the system including currents, torque, active and reactive power as well as the satisfactory performance of the proposed scheme in improvement of the conditions is illustrated.
