دانلود ترجمه مقاله سیستم پیشرفته تثبیت توان برای ادغام شبکه توربین‌های بادی درایو مستقیم

1. مقدمه 2. مروری بر سیستم توان بادی 3. مدلسازی سیستم توان بادی 4. استراتژی کنترلی پیشنهادی برای سیستم توان بادی 5. نتایج شبیه‌سازی دیجیتالی 6. نتیجه‌گیری

توربین‌های بادی می‌توانند طوری طراحی شوند که در سرعت ثابت (در واقع در محدوده سرعت حدود 1%) و یا سرعت متغیر عمل کنند. بیشتر توربین‌‌های بادی توان پایینی که تا به امروز ساخته شده‌اند با توجه به مفهوم دانمارکی شکل گرفته‌اند، که در آن انرژی باد با استفاده از یک ماشین القائی قفسه سنجابی ساده مستقیما به شبکه قدرت سه فاز متصل می‌شود. روتور این توربین بادی توسط یک جعبه دنده با نسبت ثابت به محور ژنراتور کوپل می‌شود. در هر نقطه کاری داده شده، این توربین باید اساسا در یک سرعت ثابت کار کند. از طرف دیگر، توربین‌‌های بادی نوین که در محدوده 3-5 مگاوات هستند عمدتا مبتنی بر عملکرد سرعت متغیر هستند که کنترل زاویه گام پره به وسیله تجهیزات الکترونیک قدرت صورت می‌گیرد. این توربین‌های بادی را می‌توان به دو صورت توسعه داد: یک، از طریق یک سیستم مستقیم- در- خط که با PMSG درایو مستقیم (بدون جعبه دنده) ساخته شده است و این ژنراتور از طریق مبدل توان مقیاس کامل به شبکه متصل است، دو، از طریق یک سیستم ژنراتور القائی تغذیه دوگانه (DFIG) که شامل یک DFIG با مبدل مقیاس کامل متصل به سیم‌پیچ‌های روتور است. مزایای اصلی ژنراتورهای سرعت متغیر (VSG) در مقایسه با موارد مشابه سرعت ثابت شامل این موارد است: کسب توان موثر بیشتر، از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه‌تر، کنترل ساده گام، تنش مکانیکی کمتر،کیفیت توان و راندمان بهتر، نویز صوتی کمتر، و توانائی عملکرد در حالت جزیره‌ای. در میان ژنراتورهای سرعت متغیر، PMSGهای چندقطبی توجه زیادی را از جانب سازندگان توربین‌های بادی به خود جلب کرده‌اند که دلیل آن را می‌توان در مزایای حاصل از اتصال مناسب توربین‌های بادی PMSG به شبکه برق عنوان کرد. از انجا که مبدل توان مقیاس کامل سیستم ژنراتور را به کل از شبکه بهره‌برداری جدا می‌کند، قوانین شبکه همچون اداره خطاهای رخ داده را به راحتی می‌توان به انجام رسانید. علاوه بر این، چون یک سیستم مستقیم در خط می‌تواند در سرعت‌های پایین کار کند، می‌توان جعبه دنده را حذف کرد. در نتیجه، یک ساختار بدون جعبه دنده یک راهکار کارا و قوی بوده و سودمند است، به خصوص برای کاربردهای غیرساحلی که نیاز به نگهداری کمتری هم هست. همچنین، به علت تحریک مغناطیس دائم ژنراتور، سیستم تحریک dc حذف می‌شود، مجددا در اینجا وزن، تلفات و نگهداری کاهش می‌یابد. علاوه بر این‌ها، به دلیل سفت و سخت شدن مقررات شبکه، توربین‌های بادی PMSG در آینده در مقایسه با مفاهیم توربین بادی FDGI بیشتر مورد علاقه خواهند بود.

Wind turbines can either be designed to operate at fixed speed (actually within a speed range about 1 %) or variable speed. Many low-power wind turbines built to-date were constructed according to the “Danish concept”, in which wind energy is transformed into electrical energy using a simple squirrel-cage induction machine directly connected to a three-phase power grid. The rotor of the wind turbine is coupled to the generator shaft with a fixed-ratio gearbox. At any given operating point, this turbine has to be operated basically at constant speed. On the other hand, modern highpower wind turbines in the 3-5 MW range are mainly based on variable speed operation with blade pitch angle control by means of power electronic equipment. These wind turbines can be developed using either a direct-in-line system built with a direct-driven (without gearbox) PMSG grid-connected via a full-scale power converter, or a doubly-fed induction generator (DFIG) system that consists of a DFIG with a fullscale converter connected to the rotor windings. Major advantages of variable speed generators (VSGs) compared to fixed speed counterparts include more effective power capture, cost-effectiveness, simple pitch control, lesser mechanical stress, improved power quality and system efficiency, reduced acoustic noise, and island-operation capability. Among VSGs, multi-pole PMSGs have increasingly drawn more interests to wind turbine manufactures due to the advantages in PMSG wind turbine integration with the electric grid. As the full scale power converter decouples entirely the generator system from the utility grid, grid codes such as fault ride through and grid support are easier to be accomplished. In addition, since a direct-in-line system can operate at low speeds, the gearbox can be omitted. Consequently, a gearless construction represents an efficient and robust solution that is beneficial, especially for offshore applications, where low maintenance requirements are essential. Moreover, due to the permanent magnet excitation of the generator, the dc excitation system is eliminated, again reducing weight, losses, costs, and maintenance requirements. Even more, due to the intensified grid codes around the world, PMSG wind turbines could be favored in future compared to FDGI wind turbine concepts.