دانلود مقاله ISI انگلیسی شماره 53184 + ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله

تنظیم مستقیم توان راکتیو و اکتیو ژنراتوردوسوتغذیه( DFIG ) با استفاده از روش کنترل مد لغزشی (DPC)

کد مقاله سال انتشار مقاله انگلیسی ترجمه فارسی
53184 2010 12 صفحه PDF 27 صفحه WORD
خرید مقاله
پس از پرداخت، فوراً می توانید مقاله را دانلود فرمایید.
عنوان انگلیسی
Direct Active and Reactive Power Regulation of DFIG Using Sliding-Mode Control Approach
منبع

Publisher : IEEE (آی تریپل ای)

Journal : IEEE Transactions on Energy Conversion, Page(s): 1028 - 1039 ISSN : 0885-8969 INSPEC Accession Number: 11653654

فهرست مطالب ترجمه فارسی
چکیده
کلمات کلیدی 
فهرست علائم و اختصارات
مقدمه
شکل 1 : مدار معادل یک DFIG در چارچوب مرجع دائم استاتور
رفتار دینامیکی یک DFIG در چارچوب مرجع دائم(ثابت) استاتور : 
شکل 2 : دیاگرام شماتیک   LUT DPCمعمولی یک سیستم DFIG متصل با شبکه
شکل 3 : مقایسه گرهای  پسماند توان راکتیو و اکتیو
 DPC پیشنهاد شده با استفاده از روش SMC
DPC (A معمولی 
DPC پیشنهاد شده بر اساس SMC 
قانون SMC 
اثبات ثبات 
 اثبات نیرومندی
چاره مشکل نوسانات توان 
شکل 4 : نمودار طرح کلی روش DPC پیشنهاد شده با استفاده از روش SMC جهت یک DFIG مرتبط با شبکه
شکل 5:  طرح سیستم شبیه سازی شده
نتایج شبیه سازی 
جدول 1 : پارامترهای سیستم DFIG شبیه سازی شده
جدول 2 : پارامترهای کنترل تنظیم کننده SMC
مطالعات تطبیقی (مقایسه ای) 
شکل 6 : نتایج شبیه سازی با استفاده از سه روش کنترل متفاوت در طی مراحل توان راکتیو و فعال استاتور گوناگون(a) داده ی خروجی توان اکتیو یا فعال (b), ( MW) داده ی خروجی توان راکتیو (c) , (MVAR) جریانات استاتور سه فازی (KA)  (d) جریانات روتور سه فازی (KA) . LUT DPC (A) معمولی ، DPC ( B)  SMC پیشنهاد شده ، VC ( C)  کلاسیک .
شکل 7 : طیف هارمونیک جریان استاتور:  LUT DPC ( a) . QS=1 MVAR, PS=2MW معمولی،         DPC (b)  SMC پیشنهاد شده : فرکانس سوئیچ زنی VC (c) , 1KHZ= کلاسیک ، فرکانس سوئیچ زنی = 1KHZ
شکل 8 : طیف های هارمونیک جریان روتور LUT  DPC (a) Qs=1 mvar ,Ps=2mv معمولی ، smc dpc ( b)  پیشنهاد شده ، فرکانس کلید زنی =  vc ( c ) , 1khzکلاسیک : فرکانس سوئیچ زنی = 1khz .
شکل 9 : خطاهای توان اکتیو و راکتیو و توابع سوئیچ مرتبط با آن
شکل 10 : نتایج شبیه سازی شده تحت مراحل توان اکتیو و راکتیو استاتور مختلف و تغییرات سرعت روتور . (a) توان اکتیو (mv) و توان راکتیو استاتور (b) , (m var)  جریانات استاتور سه فازی (c), (ka) جریانات روتور سه فازی(ka)   (d) , سرعت روتور  (A). ( pu) بدون خطاهای (B) , lm , Rs , Rr با خطاهای (C) , -%50LM , -%50, RS , -%50Rr دارای خطاهای (D) , T%50LM, -%50Rs, -%50Rr دارای خطاهای +%50 lm , +%50Rs, +%50Rr ) .
. اثر توابع سوئیچ sgn(s2), sgn(s1)  : 
نیرومندی به عدم تطابق بین پارامترها 
رفتار پیگیری 
شکل 11 : رفتار پیگیری smc dpc پیشنهاد شده  دارای توان های راکتیو و اکتیو استاتور ، که از لحاظ سینوسی تغییر پیدا می کنند و به صورت مرحله ای تغییر پیدا می کند  (a) توان اکتیو استاتور (b) , ( mw) توان اکتیو استاتور (mw) ( پنجره ی بزرگ شده ی بین 0.07, 0.03 ثانیه ) 
(c) توان راکتیو استاتور (mvar) . (d) توان راکتیو استاتور (mvar) ( پنجره ی بزرگ شده ی بین 0.12, 0.08 ثانیه ) . (e) جریانات استاتور سه فازی (ka) . (f) جریانات روتور سه فازی (ka).
پاسخ MPPT 
نتیجه گیری 
شکل 12 : نتایج شبیه سازی شده ی یک سیستم کامل نیروگاه بادی بر اساس DFIG ، که در نتیجه ی تغییر سرعت باد ، به طور مرحله ای تغییر پیدا می کند . (a) سرعت باد (b).(m/s) سرعت ژنراتور (c). (pu) گشتاور نیروی الکترومغناطیسی (d). ( kNm) توان اکتیو استاتور (e). ( mw) توان راکتیو استاتور (f) . ( mvar) جریانات روتور سه فازی (ka)  .
کلمات کلیدی
فرکانس کلیدزنی و سوئیچ زنی ثابت ، کنترل توان مستقیم (DPC) ، ژنراتورهای القایی دو سوتغذیه (DFGs) ، کنترل مد لغزش (SMC) ، نیروگاه بادی -
ترجمه چکیده
این مقاله یک روش کنترل مستقیم توان راکتیو و اکتیو (DPC) جدید ژنراتور القایی دوسو تغذیه (DFIG) متصل به شبکه، که دریک نیروگاه بادی نصب شده است را ارائه نموده است . روش DPC پیشنهادی، ولتاژکنترل موردنیاز روتوررا با یک روش کنترل غیر خطی با مد لغزشی، بطورمستقیم محاسبه می کند به طوریکه خطاهای لحظه ای توان های راکتیور و اکتیوبدون تبدیل هرگونه مختصات سنکرون حذف می شوند . در نتیجه نیازی به حلقه های کنترل جریان نبوده بنابراین با ساده شدن طراحی سیستم میزان عملکرد گذرا بهبود می یابد . فرکانس سوئیچ زنی مبدل ثابت با استفاده از مدولاسیون بردار فضایی بدست می آید بطوری که طراحی مبدل توان و فیلتر هارمونیک ac را ساده می کند . دراین مقاله نتایچ شبیه سازی مربوط به شبکه ای است که متصل به ژنراتور دوسو تغذیه (DFIG) با ظرفیت 2MW بوده، که با نتایج روش معمولی کنترل برداری ولتاژ و نتایج بدست آمده از جدول کنترل توان مستقیم ( DPC- LUT ) مقایسه می شوند .بنابراین DPC پیشنهادی ،همانند DPC- LUT میزان عملکرد گذرای بهبود یافته را فراهم می کند. و دیگری اینکه مثل روش کنترل بردار ((VC هارمونیک حالت دائم را در همان سطح نگه می دارد .
ترجمه مقدمه
درسیستم تولید برق نیروگاه بادی ژنراتورهای القایی دوسو تغذیه (DFIG) در مقایسه با ژنراتورهای القایی سرعت ثابت یا ژنراتورهای سنکرون با مبدل کامل، به علت متغیربودن سرعت آن ، قابلیت تغییر توان راکتیو ویک چهارم توان اکتیو آن ، هزینه تبدیل کم و کاهش تلفات توان ، مورد استفاده قرار گرفته اند . کنترل کلاسیک DFIG های متصل شده به شبکه ، معمولا بر اساس کنترل برداری ولتاژ استاتور یا کنترل برداری شار استاتور (SFO) میباشد . این طرح در چارچوب مرجع همزمان(سنکرون) ، جریان روتور را در مولفه های توان راکتیور و اکتیوتجزیه می کند . با استفاده از کنترل کننده های PI و تنظیم جریان تجزیه شده روتور ،کنترل لحظه ای توان های راکتیو و اکتیواستاتور بدست می آید . عیب اصلی این کنترل این است که عملکرد کنترل کننده خیلی متکی بر پارامترهای PI و پارامترهای دقیق ژنراتور مثل اندوکتانس استاتور، اندوکتانس روتور و مقاومتها می باشد . در نتیجه ، وقتی که پارامترهای ژنراتور واقعی از مقادیر استفاده شده در سیستم کنترل انحراف پیدا کنند ، عملکرد کنترل کننده ممکن است افت پیدا کند . با توجه به بهره برداری گسسته از اینورتر منبع ولتاژ ، روش کنترل مستقیم گشتاور (DTC) به عنوان یک جایگزین مناسب برای روش کنترل بردار (VC) ژنراتور های القایی پیشنهاد شده است . این روش ، گشتاور مستقیم ژنراتور را تنظیم می کند و میزان استفاده از پارامترهای ژنراتور را به حداقل می رساند و میزان پیچیدگی روش کنترل برداری(VC) را ندارد . در ابتدا ، روش اساسی DTC بطور مستقیم گشتاور و شار را با انتخاب بردارهای ولتاژ از یک جدول از پیش تعریف شده (LUT) بر اساس شار استاتور و اطلاعات گشتاور کنترل می کند . یک ازمشکلات اصلی روش DTC این است که عمدتا طراحی مدارقدرت به دلیل تعدد فرکانس سوئیچ زنی های مبدل (مطابق شرایط عملیاتی و کنترل کننده های پهنای باند شارپسماند/ گشتاور) پیچیده می شود ودرنتیجه نوسان های گشتاور تغییر پیدا می کند . توسط به کار گرفتن روش مدولاسیون بردار فضایی (SVM) ، تلاشهایی جهت حل این مسئله انجام گرفتند و ضمنا فرکانس سوئیچ زنی ثابت بدست آمد . سیکل های سوئیچ زنی اینورتر باتوجه به کنترل کننده های PI گشتاور وشار بادرنظرگرفتن خطاهای لحظه ای گشتاور و شار درهر دوره نمونه برداری محاسبه شدند . بردار ولتاژ خروجی با استفاده از جدول سوئیچ زنی (DTC) انتخاب شدند ،درحالیکه مدت زمان دوام هر بردار ولتاژ با روش مینیمم ریپل گشتاور تعیین شد . اخیرا بر اساس اصول DTC ،مشابه کنترل DTC یا کنترل توان مستقیم (DPC)، از یک روش توسعه یافته بااستفاده از اطلاعات جدول سوئیچ زنی و اطلاعات شار روتورتخمینی و شار استاتور تخمینی جهت کنترل سیستمهای DFIG استفاده شده است . به هر حال ، LUT مبتنی بر DPC ، شبیه یک DTC پایه ، دارای فرکانس های سوئیچ زنی است که عمدتا بر اساس تغییرات توان راکتیو و اکتیوتغییر پیدا می کند و بر اساس پهنای باند پسماند کنترل کننده های توان و همچنین سرعت عملیاتی ژنراتور تغییر پیدا می کند . در نتیجه ، فیلتر جریان متناوب (AC) طرف استاتور جلوی هارمونیک های سوئیچ زنی ناشی از تزریق شبکه متصل به هم را می گیرد ، شبکه متصل به هم که جهت جذب هارمونیک های پهنای باند طراحی شده و با افزایش تلفات توان ،راندمان فیلتر کاهش پیدا میکند .جهت حل این مشکل ،بردارهای سوئیچ زنی بر اساس یک جدول سوئیچ زنی مبنا انتخاب شدند و سپس مدت زمان دوام ، با هدف کاهش نوسانات گشتاور یا توان اکتیوو شار یا توان راکتیو بهینه سازی میشوند . اگر چه یک فرکانس سوئیچ زنی ثابت بدست آمد ، این فرکانس سوئیچ زنی ثابت ، نیاز به محاسبات پیچیده آنلاین داشت و وقتیکه ژنراتور نزدیک به سرعت سنکرون خود بهره برداری می شود ، مشکلات نوسانی بوجود می آیند . روش فرکانس سوئیچ زنی ثابت ساده DPC) (که بر اساس یک مدل توان پیش بینی کننده بود ، توسعه پیدا کرده است . به هر حال ، این روش در چارچوب مرجع سنکرون پیاده سازی شد که جهت پیاده سازی باید اطلاعات زاویه ولتاژ شبکه و تبدیل های مختصات سنکرون را داشته باشیم . روش کنترل مد لغزش (SMC) یا کنترل ساختار متغیر ، یک کنترل سوئیچ زنی با فرکانس بالا و موثر برای سیستم های غیر خطی دارای ابهاماتی است . اصول طراحی SMC وبرنامه های کاربردی آن بر روی سیستم های درایو الکتریکی در ابتدا پیشنهاد شدند . ویژگی طراحی SMC ، پیاده سازی ساده ، عدم پذیرش اختلال ، نیرومندی و پاسخ های سریع میباشد اما این حالت کنترل شده ، ممکن است اطلاعات نامطلوبی را نشان دهد بنابراین یک درایو DTC مبتنی بر SMC برای ژنراتور القایی با SFO تنظیم و ارائه شده است و این کنترل ساختار متغیرخطی بوده که یک مولفه سوئیچ زنی و یک مولفه خطی را به کار می گیرد و درارای رفتارهای دوگانه است . با توجه به اختلال خارجی و علم دینامیکی مدل سازی نشده توربین ها و ژنراتورهای بادی از لحاظ کنترل ایرودینامیکی و کنترل مبدل های توان چند روش SMC مرتبه دوم معرفی شده اند . یک کنترل گر مد لغزشی درجهت هدف تنظیم تولید برق در توربین های بادی دارای سرعت متغیر پیشنهاد شد . در نتیجه ، ثبات این دو ناحیه عملیاتی (نواحی دارای سرعت پایین و سرعت بالا) تضمین می شود و راه حل کنترل فیدبک ایده آل به خوبی تحمیل می شود . مرجع توان توسط الگوریتم MPPT که دنبال نقطه پیک توان در منحنی سرعت – توان است ، به وجود می آید ، اما اکثر نوسانات سرعت باد در طی زمان ، توربین را مجبور به این می کند که از اوج منحنی MPPT به پایین بیاید ودرنقطه ای کمتراز نقطه ماکزیمم توربین درسرویس قرار گیرد . از طرف دیگر ، پیگیری منحنی MPPT ، منجر به تنش مکانیکی عمده و انتقال نوسانات آیرودینامیکی به سیستم قدرت می شود . در نتیجه این باعث جذب انرژی کمتر می شود . به منظور بهبود عملکرد ، یک روش SMC دارای مرتبه بالا جهت توربین های بادی سرعت متغیر ارائه شد ، این توربین های بادی سرعت متغیر ، شامل یک ناظرکنترل کننده مد لغزشی مرتبه دوم جهت برآورد گشتاور ایرودینامیکی و یک کنترل گر مد لغزشی مرتبه دوم برای پیداکردن گشتاور مطلوب می باشد . در حالیکه جهت هدایت مبدل سمت روتور DFIG از توربین جریان دریایی و توربین بادی استفاده شده ، طرح های SMC مرتبه دوم جهت تنظیم جریان های روتور محور q وd یا جریان روتور محور d و گشتاور نیروی الکترومغناطیسی با SFO در چارچوب مرجع سنکرون پیشنهاد شد . واضح است که مشابه با روشهای VC و DPC ، روش کنترل این مبدل که براساس SMC است نیاز به اطلاعات مختصات تبدیل سنکرون مرتبط با اطلاعات زاویه شار استاتور دارند . علاوه براین، مشابه با روش VC ، حلقه کنترل بیرونی اضافی توانهای راکتیو و اکتیو جهت بدست آوردن مقادیر مرجع جریان روتور محور d,q مورد نیاز است . جهت از بین بردن نقصی که در ابتدا متذکر شدیم ، این مقاله ، تنظیم توان راکتیو و اکتیومستقیم ژنراتوردوسوتغذیه DFIG متصل شده به شبکه را با استفاده از روش غیر خطی SMC ارائه می دهد . DPC مبتنی بر SMC پیشنهاد شده به سادگی قادر است که توانهای راکتیو و اکتیو لحظه ای را بدون هر حلقه کنترل کننده جریان روتور و تبدیل های مختصات سنکرون تنظیم کند . ولتاژ کنترل شده روتور مورد نیاز را می توان مستقیما از چارچوب مرجع دائم(ساکن) استاتور بدست آورد و روش SVM جهت دستیابی به فرکانس سوئیچ زنی ثابت استفاده می شود . در نتیجه ،افزایش عملکرد گذرا مشابه با LUT DPC معمولی بدست می آید ، با توجه به استفاده از SVM ، حالت دائم(ثابت) استاتور و طیف هارمونیک جریان روتور همانند روشVC ، نگه داشته می شود . ودرادامه این مقاله به صورت زیر سازماندهی شده است . بخش II رفتار دینامیکی DFIG متصل شده به شبکه را در چارچوب مرجع دائم(ثابت) و جریانهای لحظه ای توان راکتیو و اکتیواستاتور مرتبط با آن را ارائه می دهد . در بخش III توسط LUT- DPC معمولی که به طور خلاصه توصیف شده است ، روش DPC مبتنی بر SMC پیشنهاد ، طراحی و تجزیه و تحلیل می شود . در بخش IV نتایج شبیه سازی را جهت نشان دادن عملکرد روش DPC پیشنهاد شده را ارائه می دهد . بالاخره ، نتایج در بخش V ارائه می شوند .
پیش نمایش مقاله
پیش نمایش مقاله تنظیم مستقیم توان راکتیو و اکتیو ژنراتوردوسوتغذیه( DFIG ) با استفاده از روش کنترل مد لغزشی (DPC)

چکیده انگلیسی

This paper presents a new direct active and reactive power control (DPC) of grid-connected doubly fed induction generator (DFIG)-based wind turbine systems. The proposed DPC strategy employs a nonlinear sliding-mode control scheme to directly calculate the required rotor control voltage so as to eliminate the instantaneous errors of active and reactive powers without involving any synchronous coordinate transformations. Thus, no extra current control loops are required, thereby simplifying the system design and enhancing the transient performance. Constant converter switching frequency is achieved by using space vector modulation, which eases the designs of the power converter and the ac harmonic filter. Simulation results on a 2-MW grid-connected DFIG system are provided and compared with those of classic voltage-oriented vector control (VC) and conventional lookup table (LUT) DPC. The proposed DPC provides enhanced transient performance similar to the LUT DPC and keeps the steady-state harmonic spectra at the same level as the VC strategy.

خرید مقاله
پس از پرداخت، فوراً می توانید مقاله را دانلود فرمایید.