مدیریت توان یک سیستم تبدیل انرژی باد مجهز به ژنراتور القایی دوسو تغذیه

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 3، دوره 7، شماره 26، مرداد 1395، صفحه 23-34   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

ایمان زنگی آبادی^{* 1}؛ افشین اعتصامی²

¹کارشناسی ارشد- سرپرست مهندسی و نظارت شرکت نیرو صنعت سرچشمه کرمان، کرمان، ایران

²مربی- دانشکده مهندسی برق، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، اصفهان، ایران

چکیده

امروزه باد یکی از گزینه ‏های جذاب حوزه ‏ی انرژی، حجم قابل توجه ای از مطالعات و سرمایه گذاری را به خود اختصاص داده است. به دلیل اهمیت انرژی باد به عنوان یکی از منابع انرژی تجدیدپذیر، در این مقاله مدیریت تولید توان‏های اکتیو و راکتیو یک سیستم تبدیل انرژی باد مجهز به ژنراتور القایی دو سو تغذیه در دستور کار قرار داده شده است. در این راستا ساختاری مبتنی بر روش کنترل برداری جهت کنترل مستقل توان اکتیو و راکتیو پیشنهاد می ‏شود. استراتژی مدیریت تولید توان اکتیو و راکتیو از طریق مبدل‏ الکترونیک قدرت سمت رتور ژنراتور القایی دو سو تغذیه، به شبکه اعمال می ‏شود. بر این اساس، تولید توان اکتیو براساس استراتژی استخراج ماکزیمم توان از باد و بهبود کیفیت توان مبتنی بر استراتژی های تصحیح ضریب توان و کاهش هارمونیک جریان شبکه ناشی از بار غیر خطی، جهت اعمال به شبکه اولویت بندی می ‏شوند. جهت ارزیابی طرح پیشنهادی، شبیه سازی آن در شرایط مختلفی از بار راکتیو متصل به شبکه با نرم افزار متلب تحت آزمایش قرار داده می‏ شود. نتایج بدست آمده، به وضوح گویای عملکرد مناسب کنترل توان سیستم تبدیل انرژی باد، بهبود ضریب توان شبکه و کاهش جریان هارمونیکی شبکه، مبتنی بر طرح پیشنهادی است.

کلیدواژه‌ها

ژنراتور القایی دو سو تغذیه؛ مبدل سمت رتور؛ مبدل سمت شبکه؛ کیفیت توان؛ هارمونیک

مراجع

[1] G. Shahgholian, "PID controller design for load-frequncy control in power system with hydro-turbine includes trinsient droop compensation",  Dam and Hedroelectric Powerplant, Vol. 2, No. 5, pp. 50-64, 2015 (in Persian).

[2] M. Mahdavian, G. Shahgholian, M. Janghorbani, B. Soltani, N. Wattanapongsakorn, "Load frequency control in power system with hydro turbine under various conditions", Proceeding of the IEEE/ECTICON, pp. 1-5, Hua Hin, Thailand,  June 2015.

[3] J. Mohammadi, S. Vaez-Zadeh, S. Afsharnia, E. Daryabeigi, "A combined vector and direct power control for DFIG-based wind turbines", IEEE Trans. on Sustainable Energy, Vol. 5, No. 3, pp. 767-775, June 2014 .

[4] M. Fooladgar, E. Rok-Rok, B. Fani, Gh. Shahgholian, "Evaluation of the trajectory sensitivity analysis of the DFIG control parameters in response to changes in wind speed and the line impedance connection to the grid DFIG", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, Vol. 5, No. 20, pp. 37-54, winter 2015 (in Persian).

[5] M. Mohseni, S.M. Islam, M.A.S. Masoum, "Enhanced hysteresis-based current regulators in vector control of  DFIG wind turbines", IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 26, No. 1, pp. 223-234, Jan. 2011.

[6] G. Shahgholian, N. Izadpanahi, "Improving the performance of wind turbine equipped with DFIG using STATCOM based on input-output feedback linearization controller", Energy Equipment and Systems, Vol. 4, No. 1, pp. 65-79, June 2016.

[7] G. Shahgholian, K. Khani, M. Moazzami, "The Impact of DFIG based wind turbines in power system load frequency control with hydro turbine",  Dam and Hedroelectric Powerplant, Vol. 1, No. 3, pp. 38-51, Winter 2015 (in Persian).

[8] A. Gaillard, P. Poure, S. Saadate, M. Machmoum^, "Variable speed DFIG wind energy system for power generation and harmonic current mitigation", Renewable Energy, Vol. 34, No. 6, pp. 1545-1553, June 2009.

[9] M.T. Abolhassani, P. Enjeti, H.A. Toliyat, "Integrated doubly fed electric alternator/active filter (IDEA), a viable power quality solution for wind energy conversionsystems", IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol. 23, No. 2, pp. 642-650, June 2008.

[10] M. Singh, A. Chandra, "Application of adaptive network-based fuzzy inference system for sensorless control of PMSG-based wind turbine with nonlinear-load-compensation capabilities", IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 26, No. 1, pp.165-175, Jan. 2011.

[11] A.K. Jain, V.T. Ranganathan, "Wound rotor induction generator with sensorless control and integrated active filter for feeding nonlinear loads in a stand-alone grid",  IEEE Trans. on Industrial Electronics , Vol. 55, No. 1, pp. 218-228, Jan. 2008.

[12] M.Singh, V. Khadkikar, A. Chandra, "Grid synchronisation with harmonics and reactive power compensation capability of a permanent magnet synchronous generator-based variable speed wind energy conversion system",  IET Power Electronics, Vol. 41, No. 1, pp. 122-130, Jan 2011.

[13] Z. Chen, "Compensation schemes for a SCR converter in variable speed wind power systems",  IEEE Trans. on Power Delivery, pp. 813-821, Vol. 19, No. 2, April 2004.

[14] S. Engelhardt, S.I. Erlich, C. Feltes, J. Kretschmann, F. Shewarega, "Reactive power capability of wind turbines based on doubly fed induction generators", IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol. 26, No. 1, pp. 364-372, March 2011.

[15] M. Kayikçi, J. Milanovic, "Reactive power control strategies for DFIG-based plants”, IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol. 22, No. 2, pp. 389-396, June 2007.

[16] M. Machmoum, A. Hatoum, T. Bouaouiche, "Flicker mitigation of a doubly-fedinduction generator for wind energy conversion system”,  Mathematics andComputers in Simulation, Vol. 81, No. 2, pp. 433-445, Oct. 2010.

[17] M. Boutoubat, L. Mokrani, M. Machmoum,  "Control of a wind energy conversion system equipped by a DFIG for active power generation and power quality improvement", Renewable Energy, Vol. 50, pp. 378-386, Feb. 2013.

[18] R.M. Linus, P. Damodharan, "Maximum power point tracking method using a modified perturb and observe algorithm for grid connected wind energy conversion systems", IET Renewable Power Generation, Vol. 9, No. 6, pp. 682-689, Aug. 2015.

[19] N. Ramesh-Babu, P. Arulmozhivarman, " Wind energy conversion systems: A technical review", Journal of Engineering Science and Technology, Vol. 8, No. 4, pp. 493 – 507, 2013.

[20] G. Shahgholian, K. Khani, M. Moazzami, "Frequency control in autonomous microgrid in the presence of DFIG based wind turbine", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, Vol. 6, No. 23, pp. 3-12, Autumn 2015 (in Persian).

[21] M. Boutoubat, L. Mokrani, M. Machmoum, F. Auger, "Selective harmonics compensation using a WECS equipped by a DFIG", Proceeding of the IEEE/IECON, pp. 745-750, Montreal, QC, Oct. 2012.

[22] V. Kumar, M. Bajaj, A. Kumar, "Power electronics converters for a wind energy conversion system: Review”, International Journal of Scientific and Engineering Research, Vol. 4, No. 6, pp. 2686-2693, June 2013.

[23] S. Vanukuru, S. Sukhavasi, "Active & reactive power control of a doubly fed induction generator driven by a wind turbin", International Journal of Power System Operation and Energy Management, Vol. 1, No. 2,  2011.

[24] M. Machmoum, M. Boutoubat, L. Mokrani, "Power quality improvement using grid side converter of wind energy conversion system", Journal of Energy and Power Engineering , Vol. 7, pp. 752-759, 2013.

[25] H. Akangi, Y. Kanazawa, A. Nabae, "Instantaneous reactive power compensators comprising switching devices without energy storage components", IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. IA-20, No. 3, May/June 1984.

[26] E. Daryabeigi, B. Mirzaeian-Dehkordi, "Smart bacterial foraging algorithm based controller for speed control of switched reluctance motor drives", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, Vol. 62, pp. 364–373, Nov. 2014.