سيستم تبديل انرژي بادي مبتني بر ژنراتور القايي با سيم‌پيچ استاتور دوگانه جهت تغذيۀ بار AC مستقل

Wind Energy Conversion System Based on Dual Stator Winding Induction Generator for Supplying Autonomous AC Load

با توجه به نوسانات سرعت باد در سيستم‌هاي تبديل انرژي باد، به‌علت مشكلات ناشي از ‌ژنراتورهاي بادي سرعت ثابت، ژنراتور‌هاي بادي سرعت متغير بر آن‌ها ترجيح داده مي‌شوند. يكي از ‌ژنراتور‌هاي سرعت متغير، ژنراتور القايي با سيم‌پيچ استاتور دوگانه است. اين نوع ژنراتور در مقايسه با ژنراتور‌هاي القايي دوسو تغذيه كه متداول‌ترين نوع ژنراتور سرعت متغير در بين توربين‌هاي بادي محسوب مي‌شود، به‌علت حذف جاروبك‌ها و حلقه‌هاي لغزان، داراي ساختمان مقاوم‌تر و هزينۀ تعمير و نگهداري كمتر مي‌باشد، همچنين به‌علت ساختار روتور قفس سنجابي نسبت به ژنراتورهاي القايي دوسو تغذيه بدون جاروبك با ساختار روتور آشيانه‌اي داراي ساختمان ساده‌ترند. در اين مقاله سيستم تبديل انرژي باد سرعت متغير با به‌كارگيري ژنراتور القايي با سيم‌پيچ استاتور دوگانه براي تغذيۀ بار جريان متناوب مستقل از شبكه معرفي مي‌شود. سپس با به‌كارگيري مبدل‌هاي الكترونيك قدرت يك ساختار مناسب پيشنهاد مي‌شود. به‌منظور تنظيم توان و تثبيت ولتاژ با دامنه و فركانس مطلوب براي بار مستقل از شبكه تحت شرايط تغييرات بار و سرعت باد با در نظر گرفتن روش‌هاي كنترلي مناسب حلقه‌هاي كنترلي براي مبدل‌هاي الكترونيك قدرت طراحي مي‌شود. براي اعتبارسنجي سيستم تحت مطالعه و روش‌ كنترلي مورد نظر، نتايج شبيه‌سازي در محيط SIMULINK نرم‌افزار MATLAB ارائه مي‌گردد.

Due to the fluctuations of the wind in wind energy conversion systems (WECS) and because of the problems of the fixed speed wind generators, variable speed wind generators are preferred to them. One of the variable speed generators is the dual stator winding induction generator (DSWIG). This type of generator in comparison with a doubly-fed induction generator (DFIG), the most common type of variable speed generator among wind turbines, has robust structure and less maintenance cost due to the elimination the brushes and slip rings . Because of the structure of the squirrel cage rotor, it is also simpler to construct the brushless doubly-fed induction generators (BDFIG) with a nested-loop rotor structure. This paper introduces the variable speed wind energy conversion system which utilizes the dual stator winding induction generator to supply the autonomous AC load as independent of the grid. Then, the appropriate topology, by using power electronic converters and appropriate control methods, is designed. For the power regulation and voltage stabilization with the desired amplitude and frequency, controlling electronic power converters are presented under the conditions of load and wind speed changes. To validate the understudy system and the desired control methods, the simulation results at SIMULINK environment in MATLAB softwareare presented.