يك كنترل كننده فازي براي ژنراتور مغناطيس دائم داخلي استفاده شده در سامانه تبديل انرژي بادي

A Fuzzy Logic Controller for IPMSG used in Wind Energy Conversion System

در اين مقاله، يك رهيافت مبتني بر منطق فازي براي كنترل سامانه­هاي تبديل انرژي بادي كوچك در بازه وسيعي از سرعت باد ارائه شده است. سامانه مد نظر به يك توربين با پره هاي ثابت، ژنراتور سنكرون مغناطيس دائم داخلي و يكسو ساز PWM مجهز شده است. هدف از روش پيشنهاد شده، رديابي توان بيشينه در سرعت­هاي باد زير سرعت باد نامي و دريافت توان نامي ژنراتور در سرعت­هاي باد بالاتر از سرعت نامي است. براي كنترل ژنراتور از روش كنترل مستقيم گشتاور مبتني بر مدولاسيون بردار فضايي موسوم به SVMDTFC بهره گرفته شده است. گشتاور مرجع توسط يك كنترل كننده منطق فازي و با هدف رديابي توان بيشينه تعيين شده است. از سوي ديگر يك روش جامع براي تعيين شار مرجع ارائه شده است كه كاركرد ماشين بالاتر از سرعت محور نامي، محدود سازي گشتاور مرجع توليد شده و كاهش تلفات مسي را تضمين مي­كند. اين اهداف توسط يك مسئله بهينه­سازي غيرخطي بيان شده­اند كه به صورت عددي و نابرخط توسط روش SQP حل شده است. قابل ذكر است، قوانين كنترل كننده فازي به گونه­اي تعيين شده است كه نه تنها در زير سرعت باد نامي رديابي سريع و دقيقي را نتيجه دهد بلكه وقتي گشتاور مرجع توسط رهيافت تعيين شار مرجع محدود مي­شود از افزايش بي دليل گشتاور مرجع جلوگيري كند. به كمك اعمال ساختار كنترلي پيشنهاد به يك توربين kW 10 تجاري شبيه­سازي شده در محيط MATLAB/Simulink ، عملكرد ساختار كنترلي پيشنهاد شده ارزيابي شده است.

In this paper a fuzzy logic based approach is presented for control of smallscale Wind Energy Conversion System (WECS) over wide operating range. The considered WECS is equipped with fixedpith blades and an Interior PM Synchronous Generator connected to a fullscale PWM rectifier. The proposed control strategy aims to track maximum power point at underrated wind speeds and harvest rated power of generator at overrated wind speeds. The space vector modulationbased direct torque control method is used to track the electrical torque and flux references. The reference of electrical torque is provided through a Fuzzy Logic Controller (FLC) achieving the maximum power point tracking. On the other hand, the reference flux magnitude is provided through a comprehensive strategy guarantying the machine operation over nominal rotational speed, limitation of the generated reference torque and copperloss minimization. These are formulated as a nonlinear optimization problem which is solved numerically offline using the wellknown sequential quadratic programming method. It should be noted that, the fuzzy rules are designed in such a way that not only result fast and accurate tracking performance at underrated wind speeds but also avoids irrational growth in reference electrical torque when the reference torque is limited by reference flux providing strategy. The proposed control strategy is verified by applying the strategy to a commercial 10 kW wind turbine simulated in MATLAB/Simulink.