بهبود رفتار گذراي توربين هاي بادي مبتني بر DFIG با به كارگيري استراتژي كنترلي با ميرايي فعال

Transient Performance Improvement of Wind Turbines with Doubly Fed Induction Generators Using Active Damping Control Strategy

در اين پژوهش ابتدا درباره مشخصات ديناميكي توربين بادي مجهز به ژنراتور القايي دو سو تغذيه بحث ميشود. DFIG نسبت به كمبود ولتاژ پايانه ژنراتور بسيار حساس است. زيرا افت ولتاژ عميق باعث القاي ولتاژهاي ضد محركهي بزرگ در روتور ميشود كه اين امر منجر به عبور جريان گذراي شديد از روتور و افزايش ولتاژ لينك DC در مبدل قدرت و در نتيجه آسيب ديدن مبدل الكترونيك قدرت ميگردد. ولتاژهاي نيروي ضد محركهي القايي (BACK EMF) در DFIG اثرهاي ديناميكي استاتور را روي جريانهاي ديناميكي روتور منعكس ميكند و نقش مهمي روي جريان هجومي روتور در ضمن كمبود ولتاژ ژنراتور دارد. جبرانسازي اين ولتاژها ميتواند قابليت اتصال به شبكه ژنراتور را بهبود دهد و جريانهاي گذراي روتور را محدود كند. طرح كنترل خطي به طور مناسب تحت كمبود ولتاژهاي بزرگ نميتواند كار كند، در اين مورد از كنترلكننده با ميرايي فعال جهت بهبود حالت گذرا و پايداري استفاده ميشود. ديدگاه پيشنهاد شده حالتهاي ديناميكي داخلي را از طريق كنترل ولتاژ روتور پايدار ميكند و رفتار ديناميكي DFIG را بعد از برطرف شدن خطا بهبود ميبخشد.نتايج حاصل از مطالعات نظري توسط شبيهسازي حوزه زمان كاهش پيك و نوسانات پاسخ گذراي توربين بادي مبتني بر DFIG را نشان مي‌دهند.

This paper Analytically investigates the effects of system and controller parameters and operating conditions on the dynamic and transient behavior of wind turbines (WTs) with doubly-fed induction generators (DFIGs) under voltage dips and wind speed fluctuations. Also, it deals with the design considerations regarding rotor and speed controllers. The poorly damped electrical and mechanical modes of the system are identified, and the effects of system parameters, and speed/rotor controllers on these modes are investigated by modal and sensitivity analyses. The results of theoretical studies are verified by time domain simulations. It is found that the dynamic behavior of the DFIG-based WT under voltage dips is strongly affected by the stator dynamics. Further, it is shown that the closed loop bandwidth of the rotor current control, rotor current damping, DFIG power factor and the rotor back-emf voltages have high impact on the stator modes and consequently on the DFIG dynamic behavior. Moreover, it is shown that the dynamic behavior of DFIG-based WT under wind speed fluctuation is significantly dependent on the bandwidth and damping of speed control loop.