عنوان
طراحي و ساخت سيستم توربين بادي و مبدل هاي واسط با كنترل MPPT مبتني بر dp/dw براي يك ريزشبكه DC
نويسنده اصلي
محمدي، شقايق
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي برق
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
افزايش تقاضاي انرژي و چالش‌هاي زيست‌محيطي ناشي از مصرف سوخت‌هاي فسيلي، توسعه سامانه‌هاي مبتني بر منابع انرژي تجديدپذير را به يكي از محورهاي اصلي پژوهش در مهندسي قدرت تبديل كرده است. در اين ميان، انرژي بادي به دليل دسترس‌پذيري مناسب، بلوغ فناوري و قابليت بهره‌برداري در مقياس‌هاي مختلف، نقش مهمي در ساختار توليد پراكنده و ريزشبكه‌ها ايفا مي‌كند. از آنجا كه توان قابل استخراج از توربين بادي تابعي غيرخطي از شرايط باد و سرعت روتور است، در هر سرعت باد تنها يك نقطهٔ كاري متناظر با بيشينهٔ توان وجود دارد. علاوه بر اين، در ريزشبكه‌هاي جريان مستقيم، بهره‌برداري ايمن از توربين بادي مستلزم مديريت هم‌زمان توان توليدي و پايداري ولتاژ باسDC، به‌ويژه در شرايط تغييرات سرعت باد و محدوديت ظرفيت جذب توان است.
در اين پايان‌نامه، طراحي و ساخت يك سامانهٔ يكپارچه توربين بادي در مقياس آزمايشگاهي انجام شده است كه شامل زيرسامانهٔ مكانيكي توربين، ژنراتور سنكرون مغناطيس دائم (PMSG)، يكسوساز سه‌فاز، مبدل DC--DC نوع Buck و واحد كنترل ديجيتال مي‌باشد. طراحي مبدل‌هاي الكترونيك قدرت، مدلسازي ديناميكي سيستم و توسعه الگوريتم‌هاي كنترلي به‌صورت اختصاصي در اين پژوهش انجام شده و ساختار كنترلي با درنظرگرفتن قيود عملياتي ريزشبكهٔDC تنظيم و پياده‌سازي شده است.
در بخش كنترلي، يك روش نوين رديابي نقطهٔ بيشينهٔ توان مبتني بر نرخ تغييرات توان نسبت به سرعت زاويه‌اي روتور ارائه شده است. اين روش بدون نياز به اندازه‌گيري مستقيم سرعت باد، با هدايت نقطهٔ كار روي منحني توان–سرعت، امكان رديابي پايدار نقطهٔ بيشينهٔ توان را فراهم مي‌سازد. افزون بر آن، با تنظيم مقدار مرجع شاخص كنترلي، امكان انتقال پيوسته و كنترل‌شدهٔ نقطهٔ كار به نواحي توان كمتر از بيشينه نيز فراهم مي‌شود. بدين‌ترتيب، راهبرد رديابي نقطهٔ توان انعطاف‌پذير (FPPT) بدون تغيير در ساختار اصلي كنترل و بدون ايجاد ناپايداري در متغيرهاي كليدي سيستم قابل پياده‌سازي است.
به‌منظور ارزيابي عملي عملكرد سامانه، يك شبيه‌ساز وزش باد طراحي و ساخته شده است كه با استفاده از دمندهٔ كنترل‌شونده، درايو الكتريكي و نرم‌افزار توليد پروفيل سرعت باد، امكان بازآفريني سناريوهاي مختلف بهره‌برداري را در محيطي كنترل‌شده و تكرارپذير فراهم مي‌كند. عملكرد روش پيشنهادي در محيط سيمولينك مدلسازي شده و سپس به‌صورت عملي روي سامانهٔ ساخته‌شده مورد آزمون و اعتبارسنجي قرار گرفته است. نتايج شبيه‌سازي و آزمايشگاهي نشان مي‌دهد كه راهبرد پيشنهادي قادر است نقطهٔ بيشينهٔ توان را به‌صورت پايدار رديابي كرده و در عين حال مديريت انعطاف‌پذير توان را در ريزشبكهٔDC با حداقل نوسان و پاسخ گذراي مناسب تضمين نمايد.
شماره ركورد
237238
گرايش رشته تحصيلي
سيستم هاي قدرت
دانشكده
مهندسي برق و كامپيوتر
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان