网格连接PMSG风能系统的功率控制

PP.vinod库马尔¹,L.Venkatasureshkumar²,Ravipudi.sudhir³

PG学生,部门的EEE, GMRIT Rajam, Srikakulam, ap - 532127,印度
助理教授,部门EEE, GMRIT Rajam, Srikakulam, ap - 532127,印度
工程师,Dar工程、达曼、沙特阿拉伯3

文摘

目前,风能是一种非常有用的能源。风电渗透率增加,制造商的改进以符合电网互联的需求。本文关注最大化的输出功率和发电机侧变换器控制。然后从风,获得最大功率,这是取决于风的速度。风力发电机电网侧变换器让完整的可控性的活跃和交付给电网的无功功率。模型凌和模拟的网格连接PMSG风能系统的功率控制方法,使用MATLAB / Simulink实现。

关键字

风力涡轮机,PMSG PI控制器,背对背转换器等。

我的介绍。

世界可再生能源主要用于明智的。油的成本日益增加和化石燃料非常少,吸引和更少的解决方案。风能是免费的,没有污染。的风力发电机将风能转换为机械能,机械能到电能也称为发电机。尽管风力涡轮机的优点是简单,效率高,成本低,生产维护是容易的。风力涡轮机[7]是两种不同类型的速度。e固定速度,和变速,PMSG主要是根据变速为什么因为效率高,获得的最大力量是风。然后固定速度操作效率很低。发电机直接连接到连续的转换器。发电机侧转换器主要是用来控制的生成速度和输出功率最大化在低风速。电网侧变换器主要用于直流环节电容常数和无功功率交付给电网。

二世。风力涡轮机

有不同的风力涡轮机目前正在使用:固定速度与鼠笼式异步发电机风力涡轮机(IG)与双馈式感应发电机的变速风力发电机(DFIG),和变速风力发电机和永磁同步发电机(PMSG) [1]。开发新的更大的风力涡轮机制造商。风力涡轮机的力量建于1980年50千瓦,转子的直径是15米长。在2003年他们的力量5 MW和转子was124m直径的大小。风力发电机将风能转换为机械能的风力涡轮机转子是由各种力量作用于塔和风力涡轮机的叶片(如离心、重力和不同空气动力作用于叶片,陀螺力塔),然后引入机械影响的能量转换的影响。机械效应已经被eigenswings建模主要是由于以下现象:不对称的涡轮机,涡流塔互动,和机械eigenswings叶片。风力发电机设计制造成本低,和简单的建设。几个国家已可用风速非常低,在几个地方使用这个涡轮机为什么因为维护是容易和发电风速在不稳定条件下非常低。涡轮机的好处是可以安装现有结构,因此安装成本降低和消除塔结构。较小的涡轮可以用于储存能量的电池,和网格权力是消除。

三世。PMSG的模型

PMSG的模型是由dq同步参考系,在q-axis阶段转向90度一头d-axis然后根据旋转的方向。为了简化系统发电机被认为是与表面安装磁铁然后磁场PMSG电流缺席。PMSG由以下给出的模型方程。

PMSG的优点是效率高、可控性更容易,更小的尺寸。然后DFIG相比。PMSG的缺点是固定的激发。

第四,背对背电源转换器

上面的图是背对背转换器[3]。功率流可以是双向的,发电机或网格。图中发电机侧是交流电转换为直流就像作为一个整流器。在电网侧直流转换为交流这是就像作为逆变器。在直流环节电容是恒定的。电容器的行为像一个过滤器。这是消除谐波的涟漪。背靠背转换器风力涡轮机应用中被广泛使用。图中两个相同的电压源和电容器之间的连接。

V。扰乱和OBSERVEMPPT技术

翻译有不同类型的MPPT方法可用,但在这个项目中扰乱和观察方法。扰乱&观察(P&O)是最简单的方法。在这个我们只使用一个传感器,这是电压传感器、光伏阵列的电压,所以实现的成本低,因此易于实现。这个算法的时间复杂度是非常少,但是到达非常接近MPP并不停在两个方向上的MPP和继续干扰。当这种情况发生时该算法达到了非常接近MPP,我们可以设置一个适当的错误限制或可以使用等功能,最终增加算法的时间复杂度。

VI.TRANSFORMER

变压器的基本原则是法拉第电磁感应定律。然后变压器恒频装置的特点,恒功率设备,电磁能量转换设备,完整的变换,变压器耦合电路,变压器是单一兴奋设备,变压器移相设备,变压器是一个常数通量设备,变压器是一个负面的反馈电路,两端口网络。

我在两种类型的变压器。使用e加强或下台变压器。这里使用升压变压器,因为电压的水平必须增加连接为了一个输电线路即使用变压器,它是连接到pcc(共同耦合点)。

七世。PMSG的框图

在上面的框图组成的风的风力涡轮机,在风力发电机齿轮箱,齿轮箱轴PMSG是解耦的。然后,风力发电机将风能转换成机械能。mechanicalenergy给PMSG然后转化为电能,电能是给toback转换器。谐波滤波器消除。变压器是提高水平的电压。e是加强电压。风力涡轮机控制螺距角控制(β),发电机侧变换器控制发电机的速度和扭矩的速度和最大输出功率在低风速。然后电网侧变换器控制直流母线电容器常数和无功功率交付给电网。

八世。比例积分控制器

PI控制器计算和传输信号的控制。输出信号O (t)计算。比例积分控制器取决于参数成比例的获得(Kp),积分时间(Ti),输出信号O (t),误差e (t)和等我改变成比例的获得Kp的输出。e当前的误差值成比例的。成比例的获得Kp价值高系统变得不稳定。另一方面一个小值的Kp,一小把获得响应。PI控制器消除稳态误差。PI控制器设计的优点是简单、快速响应,提高了稳态响应。在PI控制器是通过Kp, Ki、价值观。比例积分控制器的缺点是消除稳态误差和峰值开枪。

第九。仿真结果

在上面的图发电机线电流与时间显示。所以在发电机的功率振荡阻尼振荡到0.25秒降低为0.25秒,保持线电流54安培。在上面的图显示了转子速度和时间。发电机转速变化和振动负荷的突然变化和故障条件将阻尼和定居在0.8秒。在上面的图六Te, Tm是电机转矩和机械转矩。所以在发电机的功率振荡的阻尼转矩也定居在0.8秒和机械转矩是0.8秒即Te = Tm。在上面fig7活跃和无功功率与时间显示。增加有功功率和无功功率在0.25秒减少有功功率保持220 mw和无功功率是维持5 mw。然后观察曲线都保持1.5 mw。在上面fig8发电机电压和时间显示。然后线电压维持在520 v常数大小和恒定的频率。

x表格形式

XI.CONCLUSION

有可能国家取得了项目的主要目标。主要目标来实现控制系统电网侧变换器的大型风力发电机系统连接到电网。因此良好的知识控制系统是必要的。此外,执行模拟,模型的组件已经准备好了,因此良好的技能对功率控制网格的连接方法,使用MATLAB / Simulink PMSG风能系统。最后的转子速度,电机转矩、机械扭矩,线与线电压、线电流、电压有效值,均方根电流不同类型的结果。电力系统连接到电网必须符合电网要求。在风力发电机的情况下,考虑到风能穿透到网格的数量大幅增加,是非常重要的开发可靠的和质量控制系统。在这个项目中所使用的也翻译P&O MPPT方法和PI控制器使用。实验室测试是非常重要的。用这种方法可以验证模拟结果。除此之外,实验工作熟悉真正的组件是有用的和有一个更好的理解系统。

十二。附录

引用

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