تحليل پايداري و كنترل توربين بادي مبتني بر DFIG با به كارگيري استراتژي FBC

Stability Analysis and Control of DFIG Based Wind Turbine Using FBC Strategy

ژنراتور القايي تغذيه دوبل مزاياي متعددي نسبت به ژنراتورهاي ديگر توليدكنندهي برق بادي دارد. DFIG نسبت به كمبود ولتاژ پايانهي ژنراتور بسيار حساس است. زيرا افت ولتاژهاي عميق باعث القاي ولتاژهاي ضد محركهي بزرگ در رتور مي‌شود كه اين امر منجر به عبور جريانهاي گذراي شديد از رتور و افزايش ولتاژ واسط dc در مبدل الكترونيك قدرت و در نتيجه آسيب ديدن مبدل الكترونيك قدرت مي‌گردد. اين مقاله در ابتدا به مدلسازي ديناميكي توربين باد DFIG در دستگاه مرجع شار استاتور ميپردازد. سپس به كمك تحليل سيگنال كوچك مشخص شده كه رفتار دينامكي توربين باد مبتني بر DFIG در حين كمبودهاي شديد ولتاژ اساساًً تحت تاثير ديناميك‌هاي استاتور است. در ادامه يك ساختار كنترل غيرخطي مبتني بر Flatness براي بهبود عملكرد گذراي DFIG پيشنهاد شده است. مزيت اصلي اين روش، امكان پيش‌بيني رفتار متغيرهاي حالت سيستم در حالت ماندگار و گذراست. با توجه به غيرخطي بودن ديناميكهاي الكتريكي DFIG، كنترل غيرخطي تحت شرايط كمبود ولتاژ، مناسب‌تر از برنامه‌ي كنترل خطي عمل ميكند. روش پيشنهادي ديناميكهاي استاتور را از طريق كنترل ولتاژ رتور و فيلتر سمت شبكه پايدار ميكند. مطالعات شبيه سازي حوزه زمان، سودمندي كنترل غيرخطي در بهبود عملكرد ديناميكي DFIG در خلال كمبود ولتاژ پايانه را نشان مي‌دهد

Doubly fed induction generator has numerous advantages in wind power generation over other types of generators. Once a DFIG is subjected to a large voltage dip, a large rotor voltage induces in the rotor windings. This leads to a large transient current in rotor circuit and the dc-link overvoltage, and may block power electronic converter operation. This paper first discusses dynamic modeling of DFIG wind turbines with the stator ?ux orientation. Then, by small signal analysis, it is found that the dynamic behavior of the DFIG based WT during voltage dip, is strongly affected by the stator dynamics. Next, a nonlinear control strategy based on flatness is proposed to improve the DFIG transient performance. The main interest of this control method is the possibility to de?ne the behavior of the state variable system in the steady state as well as in transients. Since the DFIG electrical dynamics are nonlinear; better control performance is achieved with nonlinear control, compared with the linear control scheme. The proposed approach stabilizes the stator dynamics through rotor and grid side filter voltage control. The results of time domain simulations validate the effectiveness the nonlinear control strategy during voltage dip of generator terminal.