کنترل ردگیری نقطه توان بیشینه از IPMSG با استفاده از حداقل سازی اتلاف و طرح های بدون سنسور سرعت
چکیده
در سیستم های تولید برق با انرژی متغیر، توربین های بادی می توانند با تنظیم کردن سرعت شافت به صورت بهینه، در نقطه توان ماکسیموم عملیات خودشان را انجام دهند. این مقاله یک روش ردگیری نقطه توان ماکسیموم جدید (MPPT) را مبتنی بر کنترل کردن ژنراتور های سنکرون مگنت ثابت داخلی با استفاده از الگوریتم های حداقل سازی اتلاف، ارائه می دهد. در روش ارائه شده، بدون داشتن دانش نسبت به سرعت باد، تراکم باد و یا پارامتر های توربین، الگوریتم MPPT باعث می شوند دستور سرعت بهینه برای حلقه کنترل سرعت از مبدل طرف ماشین که با بردار کنترل می شود، ایجاد گردد. الگوریتم MPPT از خروجی توان فعال تخمین زده شده در ژنراتور به عنوان ورودی اش استفاده می کند و دستورهای سرعت را به صورتی تولید می کند به طوری که توان حداکثر به لینک dc منتقل می شود. سیستم کنترل پیشنهاد شده نیز از حداقل سازی اتلاف استفاده می کند تا اتلاف در ژنراتور را به حداقل برساند و ازین رو، باعث می شود که کارایی سیستم های تبدیل انرژی باد، بهبود پیدا کند. یک طرح بدون سنسور نیز در این قسمت مورد استفاده قرار می گیرد تا قابلیت اعتماد این سیستم افزایش پیدا کند. عملکرد کنترل MPPT تطبیقی پیشنهاد شده از ژنراتور های بادی که از حداقل سازی اتلاف و طرح های بدون سنسور سرعت استفاده می کنند در این قسمت در شبیه سازی ها و آزمایش ها با شرایط مختلف با سرعت باد، در نظر گرفته شده است.
مقدمه
محبوبیت انرژی های تجدید پذیر، اخیرا به دلیل شناسایی فرسودگی سوخت های فسیلی متداول و افزایش تحقق تاثیرات منفی که تولید سوخت های فسیلی بر روی محیط زیست دارند، به صورت محسوس افزایش یافته است. در میان منابع انرژی های تجدید پذیر، انرژی بادی توجه های زیادی را به سمت خودش جلب کرده است زیرا یکی از بهترین و تمیز ترین روش های تولید برق می باشد.
یک دیاگرام بلوکی از سیستم های تبدیل انرژی های بادی به صورت درایو مستقیم (WECS) در شکل 1 نشان داده شده است. اخیرا، ماشین های سنکرون مگنت ثابت داخلی (IPMSM) توجه زیادی را در کاربرد های انرژی بادی با درایو مستقیم به سمت خودشان جذب کرده اند که این موضوع به دلیل مزیت های مختلف مانند کارایی بالا، تراکم برق بالا، نیازهای کم به تعمیرات، نویز و اغتشاش کم می باشد. یک توربین بادی با سرعت متغیر درایو مستقیم می تواند مبتنی بر نوع سطحی و یا ژنراتور های سنکرون مگنت مستقیم داخلی (IPMSG) باشد. اما، یک IPMSG می تواند در مقایسه با ژنراتور های سنکرون مگنت ثابت نوع سطحی، (SMPSG) برق بیشتری را تولید کند. با وجود مزیت های مختلف، کنترل کردن IPMSG پیچیده می باشد که این موضوع به دلیل دشواری های مغناطیسی و حالت غیر خطی بین جریان های محور d-q می باشد. علاوه بر این، معرفی کردن پارامتر های IPMSM با اشباع مغناطیسی تغییر می کند که این موضوع بر روی عملکرد ژنراتور در حالت های گذار و یا پایدار، تاثیر دارد.
Abstract
In the variable-speed generation system, the wind turbine (WT) can be operated at maximum power operating points by adjusting the shaft speed optimally. This paper presents a novel maximum power point tracking (MPPT)-based control of interior permanent-magnet (IPM) synchronous generator incorporating loss minimization algorithm (LMA). In the proposed method, without requiring the knowledge of wind speed, air density, or turbine parameters, MPPT algorithm generates optimum speed command for speed control loop of vector-controlled machine side converter. The MPPT algorithm uses the estimated active power output of the generator as its input and generates command speed so that maximum power is transferred to the dc link. The proposed control system also incorporates a LMA to minimize the losses in the generator and hence to improve the efficiency of the wind energy conversion system (WECS). A speed sensorless scheme is also incorporated to increase the reliability of the system. The performance of the proposed adaptive MPPT control of wind generator incorporating loss minimization and speed sensorless schemes is tested in both simulation and experiment at variable wind speed conditions.
I. INTRODUCTION
The popularity of renewable energy has experienced significant growth recently due to the foreseeable exhaustion of conventional fossil fuel power generation methods and increasing realization of the adverse effects that conventional fossil fuel power generation has on the environment. Among the renewable energy sources, wind energy has received great attention as a safe and clean renewable power source [1]-[7].
A typical block diagram of direct-drive wind energy conversion system (WECS) is shown in Fig. 1. Recently, the interior permanent magnet synchronous machine (IPMSM) has received much attention in direct-drive wind energy application because of its several advantages such as, high efficiency, higher power density, less maintenance, low noise and robustness. A direct drive variable speed wind turbine can be based on a surface type or interior type permanent magnet synchronous generator (IPMSG). However, an IPMSG can produce more energy as compared to that of surface type permanent magnet synchronous generator (SPMSG) [7]-[9]. Despite many advantages the control of IPMSG is complicated due to magnetic saliency and its nonlinear coupling between d-q axis currents. Moreover, the inductance parameters of IPMSM vary with the magnetic saturation that affects the performance of the generator in both transient and steady-states.
چکیده
1. مقدمه
2. سیستم های تبدیل انرژی بادی (WECS)
الف) مدل سازی توربین بادی
ب) مدل ریاضی از IPMSM
ج) الگوریتم های حداقل سازی اتلاف مبتنی بر مدل برای IPMSM
3- کنترل کلی سیستم پیشنهادی WECS
الف) الگوریتم ردگیری نقطه ماکسیموم توان
ب) طرح بدون سنسور سرعت مبتنی بر MRAS
4- نتایج و بحث
الف) نتایج شبیه سازی
ب) نتایج آزمایشی
5. جمع بندی
Abstract
I. INTRODUCTION
II. WIND ENERGY CONVERSION SYSTEM (WECS)
A. Modeling of Wind Turbine
B. Mathematical Model of IPMSM
C. Model Based Loss Minimization Algorithm of IPMSM
III. OVERALL CONTROL OF THE PROPOSED WECS SYSTEM
A. Maximum Power Point Tracking Algorithm
B. MRAS Based Speed Sensorless Scheme
IV. RESULTS AND DISCUSSIONS
A. Simulation Results
B. Experimental Results
V. CONCLUSION
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه