توضیحات
Simplified Modeling of a DFIG for Transient Studies in Wind Power Applications
مدلسازی ساده شده یک DFIG برای مطالعات گذرا در برنامه های کاربردی توان بادی
شبیه سازی در محیط سیمولینک و ام فایل متلب انجام شده است.
دارای گزارش 14 صفحه ای در قالب ورد است.
دارای ویدیو حدودا 20 دقیقه ای نیز می باشد.
شبیه سازی مدل ساده شده DFIG برای مطالعات حالت گذرا در توربینهای بادی
مقدمه:
بهبود قابلیت گذر از خطا (FRT) ژنراتورهای القایی دو سو تغذیه (DFIG) در کابردهای توان بادی، چالش بسیار مهمی برای صنعت توان بادی است.
مدلهای ریاضی چنین ژنراتورهایی به ما امکان تحلیل پاسخشان تحت شرایط کلی را میدهد.
اگرچه پیچیدگی ریاضیاتی کمکی به سادهسازی تحلیل سیستم تحت شرایط حالت گذرا و از این رو یافتن راهحلهای ساده برای بهبود FRT نمیکند.
در این گزارش نتایج شبیهسازی مدل سادهشده DFIG که برگرفته از مدل مرتبه پنجم کلاسیک است، ارائه میشود که میتواند بطور دقیق رفتار سیستم را با کاهش قابل ملاحظه پیچیدگی تخمین بزند.
مدل مرتبه پنجم DFIG
این بخش به همراه معادلات و توضیحات آن در گزارش این پروژه آمده است.
کنترل میدانی کلاسیک DFIG:
در سیستمهای توان بادی مبتنی بر توربینهای بادی (WT) DFIG متداولترین روش برای کنترل تزریق P و Q به شبکه برق، روش کنترل میدانی (FOC) است.
این الگوریتم با تنظیم مؤلفه های dq جریانهای روتور که به DFIG تزریق میشوند، امکان اجرای کنترل مجزای توالی مثبت P وQ را میدهد [2، 3].
در این راهبرد کنترلی مبدل سمت روتور بعنوان یک مبدل توان کنترل شده با جریان عمل میکند که در آن متغیرها به قاب مرجع دوار همجهت با موقعیت برداری شار مغناطیسی استاتور اشاره دارند.
در نتیجه با در نظر گرفتن اینکه مقاومت استاتور کم است، FOC فرضیات زیر را در نظر میگیرد:
- توالی مثبت ولتاژ استاتور یک مؤلفه منحصر بفرد در محور q دارد.
- توالی مثبت شار استاتور بطور کلی با محورد d هم جهت است.
ادامه توضیحات این بخش نیز در گزارش آمده است و با خرید این محصول قابل دریافت است.
مدل ساده شده DFIG
هدف این بخش یافتن یک رابطه ساده بین متغیرهای فضای حالت و خروجی DFIG است که بتواند به ما امکان پیشبینی آسان رفتارش تحت شرایط حالت گذرا و خطا را بدهد [1].
مدل مرتبه پنجم ابزاری مفید برای مدلسازی رفتار ژنراتور بعنوان یک ماشین الکتریکی است.
اگرچه با در نظر گرفتن DFIG در کاربردهای توان بادی متعلق به سیستم الکتریکی و سایر تجهیزات مثل مبدلهای توان برای کنترل بهرهبرداری، چندین سادهسازی میتواند انجام شود.
با در نظر گرفتن اینکه هدف یک DFIG تحویل توان مشخصی به شبکه و کنترل جریانهای تزریق شده است و فرض اینکه مبدل سمت روتور بعنوان یک منبع جریان عمل کند، پاسخ DFIG تنها به سه متغیر بستگی دارد:
- ولتاژ و فرکانس شبکه
- جریانهای روتور
- سرعت روتور
ادامه توضیحات و معادلات مربوط به این بخش نیز بطور کامل در گزارش تشریح شده است.
نتایج شبیه سازی با متلب
در این بخش نتایج شبیه سازی مدل ساده شده DFIG ارائه شده در (19) و (20) از طریق شبیه سازی توسط Matlab R2018a ارائه میشود.
پارامترهای مدل شبیه سازی در جدول 1 نشان داده شده اند.
سه حالت مختلف کاهش ضربه ای ولتاژ برای پیش بینی عملکرد DFIG تحت شرایط حالت گذرا مورد تحلیل قرار گرفته است.
برای ارزیابی دقت مدل ساده شده، با توجه به تفکیک پذیری مدل مرتبه پنجم، پاسخ های دو سیستم با هم در گراف مشابه ترسیم شده اند.
جدول 1) مشخصات سیستم شبیه سازی
| پارامترهای ماشین | مقادیر |
| توان نامی | 100 کیلو ولتآمپر |
| ولتاژ نامی استاتور | 220 ولت |
| ولتاژ نامی روتور | 220 ولت |
| جریان نامی استاتور | 340 آمپر |
| فرکانس نامی استاتور | 60 هرتز |
| مقاومت استاتور | 6/2 میلی اهم |
| مقاومت روتور | 9/2 میلی اهم |
| اندوکتانس نشتی استاتور | 66/138 میکرو هانری |
| اندوکتانس نشتی روتور | 22/141 میکرو هانری |
| اندوکتانس متقابل | 6/5 میلی هانری |
| ممان اینرسی زاویهای | 5/0 پریونیت |
| جفت قطب | 1 |
عملکرد در خطای سه فاز
آزمایش اول با در نظر گرفتن یک خطای سه فاز انجام شده است. شکل موجهای ولتاژ در شکل 1-الف ترسیم شده است.
همانطور که در شکل نشان داده شده است کاهش ولتاژ در زمان t=2 ثانیه رخ میدهد و تا 200 میلی ثانیه طول میکشد.
تحویل توان اکتیو و راکتیو از طریق استاتور در شکل 1-ب نشان داده شده است. مطابق این شکل کاهش ناگهانی ولتاژ باعث افزایش کمی در توان تزریق شده به شبکه میشود.
این رفتار به کنترل مبدل سمت روتور در طول خطا بستگی دارد. اگرچه این موضوع خارج از محدوده گزارش است و از این رو جزئیات تحلیل نمیشود.
رفتار جریانهای ids و iqs با استفاده از مدلهای مرتبه پنجم و ساده شده در شکل های 1-ج و 1-د ترسیم شده است.
در هر دو حالت میتوان به وضوح مشاهده کرد که پاسخ مدل ساده شده مطابق عملکرد دینامیکی مدل مرتبه پنجم است.
برای نشان دادن اثر کم جمله vds در (19) و (20) که در مدل ساده شده صرف نظر شده است، پاسخ آن در شکلهای 1-ج و 1-د بعنوان نمودار سوم ترسیم شده است.
لازم به ذکر است در این حالت نوساناتی بعلت میرایی کم سیستم در ids و iqs دیده میشوند.
همانطور که در (19) و (20) مشاهده شد، رابطه بین ولتاژ با جریانهای خروجی میتواند با یک تابع تبدیل مرتبه دوم تخمین زده شود.
عملکرد در خطای تک فاز به زمین
شبیه سازی دوم بر روی عملکرد سیستم در زمان خطای تکفاز به زمین تمرکز دارد.
همانطور که در [8] بیان شده است این نوع خطا 95% کاهش ناگهانی ولتاژ در شبکه برق را شامل میشود.
علاوه بر این این نوع آزمایش بعلت ظاهر شدن ولتاژ توالی منفی در استاتور مورد توجه قرار میگیرد.
در شکل 2-الف شکل موجهای ولتاژ استاتور ارائه شده است.
در شکل 2-ب رفتار تحویل توان اکتیو و راکتیو از طریق استاتور نشان داده شده است.
در نهایت شکلهای 2-ج و 2-د پاسخ جریان بدست آمده توسط مدلهای ساده و مرتبه پنجم را نشان میدهد.
شکل 1) رفتار DFIG خطای سه فاز به زمین. الف- ولتاژ شبکه. ب- توان اکتیو و راکتیو. ج- isq. د- isd.
شکل 2) رفتار DFIG خطای تک فاز به زمین. الف- ولتاژ شبکه. ب- توان اکتیو و راکتیو. ج- isq. د- isd.
همانطور که در شکلهای 2-ج و 2-د نشان داده شده است، در این آزمایش اثر ولتاژ توالی منفی در مؤلفه های vds و vqs بصورت نوسانات 120 هرتز نشان داده میشود.
عملکرد در خطای دو فاز به زمین
برای ارزیابی پاسخ مدل ساده شده، زمانیکه شرایط نامتعادل در شبکه ظاهر میشود، یک شبیه سازی با در نظر گرفتن خطای دو فاز به زمین انجام شده است.
شکلموجهای ولتاژ که بدست آمده در در این حالت در شکل 3-الف نشان داده شده اند.
رفتار توان اکتیو و راکتیو در شکل 3-ب به تصویر کشیده شده است.
در نهایت تخمین ids و iqs بترتیب در شکلهای 3-ج و 3-د نمایش داده شده اند.
همانطور که در شکلهای 3-ج و 3-د نشان داده شده است، در این حالت مؤلفه توالی منفی ولتاژ نسبت به شبیهسازی قبلی دارای مقدار بیشتری است.
اگرچه مدل ساده شده هنوز بطور دقیق مدل مرتبه پنجم را ردیابی میکند. در این نقطه لازم به ذکر است که این نتایج شبیهسازی اثر کم جمله vds را نشان میدهد.
نتایج شبیه سازی در این بخش نشان داده اند که مدل ساده شده پیشنهادی میتواند بطور دقیق رفتار دینامیکی یک DFIG را تشریح کند.
نتیجه گیری
در این گزارش نتایج شبیهسازی مدل ساده شده ارائه شده است که نشان داده شد ابزاری مؤثر برای اجرای تحلیل ساده عملکرد DFIG تحت شرایط حالت گذرا در جریان روتور یا در ولتاژ استاتور میباشد. اساساً این شرایط حالت گذرا مربوط به ویژگیهای زیر است:
- تغییرات در توان اکتیو و راکتیو که از طریق استاتور تزریق میشود.
- افت ولتاژ متعادل ناشی از خطاهای شبکه
- افت ولتاژ نامتعادل ناشی از خطاهای شبکه
شکل 3) رفتار DFIG خطای دو فاز به زمین. الف- ولتاژ شبکه. ب- توان اکتیو و راکتیو. ج- isq. د- isd.
قابلیت اطمینان این مدل از طریق شبیه سازی توسط Matlab R2018a مورد آزمایش قرار گرفت که نتایج خوبی را ارائه کرد.
قابلیت اطمینان این مدل ساده شده امکان انجام شبیهسازی در کاربردهای توان بادی مقیاس بزرگ را میدهد زیرا شبیهسازی رفتار یک DFIG از طریق دو تابع تبدیل مرتبه دوم ساده ممکن است.
در نتیجه بر خلاف مدل مرتبه پنجم، شبیه سازی رفتار چندین DFIG-WT زمان محاسباتی زیادی را نمیگیرد.
علاوه بر این، مدل ساده شده به ما امکان طراحی راهبرد سادهتری را میدهد که موجب بهبود عملکرد DFIG تحت شرایط کاهش ضربهای میشود.
با وجود اینکه محاسبات مشابهی با استفاده از مدل پیچیدهتر بدست میآید اما نسخه ساده شده به ما امکان انجام تخمین ملموستری در رابطه با رفتار سیستم را میدهد.
کلیدواژه:
AC generators, current control, electric variables control, wind power generation
شبیه سازی مدل ساده شده DFIG برای مطالعات حالت گذرا در توربینهای بادی
طبق توضیحات فوق توسط کارشناسان سایت متلبی تهیه شده است و به تعداد محدودی قابل فروش می باشد.
سفارش انجام پروژه مشابه
درصورتیکه این محصول دقیقا مطابق خواسته شما نمی باشد،.
با کلیک بر روی کلید زیر پروژه دلخواه خود را سفارش دهید.
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.