رديابي نقطه ماكزيمم توان در توربين بادي سرعت متغير مبتني بر ژنراتور سنكرون مغناطيس دائم از طريق كنترل مد لغزشي گشتاور ماكزيمم

Maximum power point tracking in variable speed wind turbine based on permanent magnet synchronous generator using maximum torque sliding mode control

هدف اصلي اين مقاله رديابي نقطه ماكزيمم توان در يك توربين بادي سرعت متغير با حداقل كردن تغييرات گشتاور الكترومكانيكي به وسيله استراتژي كنترل مد لغزشي مي باشد. در اين استراتژي ابتدا سرعت روتور به ازاي مقادير مختلف سرعت باد، در نقطه بهينه قرار داده مي شود كه در نتيجه آن، نسبت سرعت نوك به نقطه بهينه رفته، ضريب توان مكانيكي ماكزيمم مي گردد و توربين بادي، حداكثر توان و گشتاور مكانيكي خود را توليد مي كند. در ادامه، گشتاور مكانيكي ماكزيمم، به وسيله گشتاور الكترومغناطيسي رديابي مي شود. در اين تكنيك، از انتگرال خطاي رديابي گشتاور مكانيكي ماكزيمم، خطا و مشتق خطا به عنوان متغير هاي حالت استفاده مي‌گردد. كنترل مد لغزشي هنگام تغييرات سرعت باد، براي جذب حداكثر انرژي از باد و حداقل كردن مدت زمان پاسخ MPPT طراحي مي‌شود. در اين روش، سيگنال ورودي كنترل واقعي، از انتگرال مرتبه دوم سيگنال ورودي كنترل مد لغزشي اصلي بدست مي‌آيد. نتيجه انتگرال مرتبه دوم در اين مدل، پيوستگي سيگنال كنترل، ميرايي كامل چترينگ و جلو گيري از نوسانات بزرگ در توان خروجي ژنراتور مي‌باشد. نتايج شبيه سازي، براي سيستم توربين بادي مبتني بر ژنراتور سنكرون مغناطيس دائم، بر اساس استراتژي كنترل فوق، توسط نرم افزار MATLAB به اثبات رسيده است.

The present study was carried out in order to track the maximum power point in a variable speed turbine by minimizing electromechanical torque changes using sliding mode control strategy. In this strategy, first, the rotor speed is set at an optimal point for different wind speeds, as a results of which, the tip speed ratio reaches an optimal point, mechanical power coefficient maximizes, and wind turbine produces its maximum power and mechanical torque. Then, the maximum mechanical torque is tracked using electromechanical torque. In this technique, tracking error integral of maximum mechanical torque, error, and derivative of error are used as state variables. During changes in wind speed, sliding mode control is designed to absorb the maximum energy from the wind and minimize the response time of maximum power point tracking. In this method, the actual control input signal is formed from a second order integral operation of the original sliding mode control input signal. The result of the second order integral in this model includes, control signal integrity, full chattering attenuation, and prevention from large fluctuations in the power generator output. Simulation results, calculated using MATLAB software, have shown the effectiveness of the proposed control strategy for wind energy systems based on the PMSG.