بهبود رفتار گذراي توربين‌هاي بادي مبتني بر DFIG با به كارگيري استراتژي كنترلي با محاسبات درجه كسري

Transient Performance Iprovement of Wind Turbines with Doubly Fed Induction Generators Using Fractional Order Control Strategy

باتوجه به گسترش روز افزون استفاده از توربين بادي مبتني بر ژنراتور القايي دوسو تغذيه (DFIG) موضوع حفظ اتصال آنها به شبكه و پايداري در برابر خطا از اهميت زيادي برخوردار است. بنابراين محور اصلي اين مقاله بهبود رفتار گذراي ژنراتور هنگام نوسان در سرعت باد ميباشد .در مقاله حاضر كنترلكنندهاي با محاسبات درجه كسري معرفي ميگردد. همچنين با استفاده از كنترل برداري، توجه به مودهاي بحراني الكتريكي ژنراتور، اثرات پارامترهاي مختلف كنترلكنندهها و تاثير نقطه كار برروي اين مودها پاسخ گذراي ژنراتور بررسي شده است. با استفاده از نتايج مطالعات پيشين نقش موثر كنترلكنندههاي روتور بر رفتار گذراي ژنراتور آشكار است. اين نتايج در ارايه روش جديد كنترلي براي بهبود قابليت گذر از خطا در مقايسه با كنترلكنندههاي كلاسيك PI نقش مهمي را ايفا ميكنند. با بكارگيري كنترلكنندهي پيشنهادي در مبدل سمت روتور RSCو كنترل برداري برروي شار استاتور جهت جداسازي كنترل توان اكتيو و راكتيو نتايج ايدهآل محقق ميگردد. در مقايسه با استراتژي كنترلي كلاسيك PI، روش پيشنهادي از طريق توسعه حوزه جذب ديناميكهاي داخلي سيستم پايدار ميشود و رفتار تحت نوسانات سرعت باد را از طريق كنترل ولتاژ روتور كنترل مي كند. در اين روش نه تنها به نحو موثري قابليت گذر از خطا بهبود مييابد، بلكه كنترل پذيري ژنراتور در حين اختلال نيز حفظ شده است. نتايج حاصل از مطالعات نظري توسط شبيه سازي حوزه زمان تاكيد بر كاهش پيك و نوسانات پاسخ گذراي توربين بادي مبتني بر DFIG دارند.

Application of fractional order proportional integral (FOPI) controller to improve transient performance of wind turbine (WT) with Doubly fed induction generator (DFIG) is presented and studied in this paper. By small signal analysis, it is found that the dynamic behavior of the DFIG based WT, during the variation of operating conditions, is strongly affected by the stator dynamics. Since the DFIG electrical dynamics are nonlinear, the linear control (PI) scheme cannot work properly under change in wind speed and stator modes are not damped appropriately. The proposed fractional order controller generalizes the conventional integer order PI controller whose integral order is a fractional number rather than integer. This expansion can provide more flexibility in achieving control objectives. By time domain simulations, a comparative analysis is made with respect to the standard PI controller to demonstrate effectiveness of the fractional order PI ( ) controller during wind speed perturbation.