عنوان پایان‌نامه
کنترل سیستم تبدیل انرژی باد با ژنراتور مغناطیس دائم بر اساس کنترل مستقیم توان DPC
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2507;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64378
- تاریخ دفاع
- ۱۸ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- علی قدمگاهی
- استاد راهنما
- سعید افشارنیا, صادق واعظ
- چکیده
- ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم در سیستم‌های توربین بادی، که امروزه بخش مهمی از منابع تجدیدپذیر انرژی در سیستم قدرت را تشکیل می‌دهند، نقش مهمی را ایفا می‌کند. مشخصه متغیر باد ایجاب می‌کند که توربین بادی از سیستم کنترل مناسبی برخوردار باشد. در این پایان¬نامه ابتدا سیستم‌های تبدیل انرژی باد معرفی شده و مزایا و معایب آن‌ها بررسی می‌شود. سپس سیستم تبدیل انرژی باد با ژنراتور مغناطیس دائم که موضوع این پایان‌نامه است معرفی خواهد شد و نقش مهم آن در سیستم‌های تبدیل انرژی باد بیان خواهد شد. در ادامه اجزای مختلف این سیستم معرفی شده و روابط حاکم بر آن‌ها شرح داده می‌شود. کنترل ژنراتور مغناطیس دائم به عنوان یکی از بخش‌های اصلی این سیستم از اهمیت زیادی برخوردار است. سیستم‌های کنترل متداول برای این ماشین یعنی کنترل برداری و کنترل مستقیم گشتاور مرور می‌شود. هم‌چنین روش‌های کنترل مبدل سمت شبکه مانند کنترل برداری و کنترل مستقیم توان بررسی خواهد شد. در ادامه با اثبات وجود یک ریشه مشترک بین این دو روش کنترلی، نشان داده می‌شود که این دو روش متداول در کنترل ماشین مغناطیس دائم در انتخاب بردارهای ولتاژ اعمالی شباهت زیادی دارند و یک هدف را دنبال می‌کنند. با توجه به این شباهت روش کنترل ترکیبی برای ژنراتور مغناطیس دائم پیشنهاد، روابط آن اثبات و سیستم کنترلی آن طراحی خواهد شد. شبیه‌سازی برای سه حالت کنترل ژنراتور مغناطیس دائم در کنار کنترل مستقیم توان با مدولاسیون بردار فضایی برای مبدل سمت شبکه صورت گرفته است. نشان داده می‌شود که این روش جدید ضمن حذف پاره‌ای از مشکلات هر دو روش قبل، عملکرد مناسبی برای کنترل ژنراتور مغناطیس دائم دارد. در بخش بعدی این پروژه ضمن بررسی عمقی روش انتخاب بردارهای ولتاژ در روش کنترل مستقیم گشتاور و کنترل ترکیبی، بیک مفهوم جدید با عنوان بردار بهینه ولتاژ معرفی می‌شود تا نگاه حاکم بر انتخاب بردارهای ولتاژ در این روش‌ها را جامع‌تر و هوشمندتر سازد. برای محاسبه این بردار ولتاژ روش‌های مختلفی پیشنهاد و بحث می‌شود. در نهایت بعد از محاسبه این بردار ولتاژ به دو صورت مختلف، اعمال این بردار جایگزین جدول کلاسیک کنترل مستقیم خواهد شد. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از این بردار و جدول جدید می‌تواند ضمن کاهش ریپل متغیرهای ماشین، دینامیک ماشین را نسبت به روش ترکیبی بهبود ببخشد. واژه‌های کلیدی: سیستم تبدیل انرژی باد، ژنراتور مغناطیس دائم، کنترل برداری، کنترل مستقیم گشتاور، کنترل ترکیبی، بردار ولتاژ بهینه
- Abstract
- Permanent magnet synchronous generator has a significant role in wind turbine applications as an important part of the renewable energy production systems. The varying characteristic of wind requires a wind turbine to have a good control system. This thesis initially introduces the wind-energy conversion systems and examines their pros and cons. In the next step the wind-energy conversion system based on the permanent magnet synchronous generator, which is the main point of focus in this thesis, is introduced and its key role in the energy conversion systems is presented. Afterwards, the components of this system and their interaction mechanisms is illustrated. Control of the permanent magnet synchronous generator, as a major component of this system, has a significant role in system performance. therefore the usual control systems of this machine, namely vector control and direct-torque control are discussed. Furthermore, grid side converter control methods, e.g. vector control and direct power control, are going to be examined. Then investigating a common basis for these two control methods, it is demonstrated that the methods when they are applied to permanent magnet synchronous generator have a lot of similarities in choice of applied voltage and pursue the same goal. With regard to these similarities, a combined control method for permanent magnet synchronous generator is proposed and after proving its mathematical validity, its control system is designed. Simulations are performed for three kinds of permanent magnet synchronous generator control with direct power control using space vector modulation for grid side converter. It is demonstrated that whilst this new method improves a number of disadvantages of two methods mentioned earlier; it also has a desirable performance for permanent magnet synchronous generator. In the next part of this project, whilst bringing the choice of voltage vectors in direct-torque control and combined control under scrutiny, a new concept under the title of optimum voltage vector is introduced, which builds up a more comprehensive and intelligent consideration for the choice of voltage vectors. Regarding the calculation of this voltage vector, different methods are proposed and discussed. Finally after the calculation of this voltage vector using two different methods, application of this vector replaces the classical direct switching control table. Results illustrate that utilizing this new vector and table can reduce ripples of machine variables while enhancing the machine dynamics. Keywords: Wind energy conversion system, Permanent magnet synchronous generator, Vector control, Direct torque control, Combined control, Optimum voltage vector.
