تقنية تحسين نظام التحكم لتوربينات الرياح
An Optimization Technique for Control System of Wind Turbine
- الباحث
- سعد مهدي هادي حمادي
- المشرف
- أسامة قاسم جمعة - شمم فاضل علوش
- الجامعة
- جامعة بابل
- الكلية / القسم
- كلية الهندسة / الهندسة الكهربائية
- الشهادة
- دكتوراه
- السنة
- 2024
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Wind Turbine ; Control System ; Optimization Technique ; Green Energy
الملخص
في السنوات الأخيرة، أصبح توليد الطاقة النظيفة والمستدامة باستخدام طاقة توربينات الرياح والطاقة الشمسية تقنية أساسية لتقليل ظاهرة الاحتباس الحراري والحد من المخاطر البيئية. تعتبر طاقة الرياح حاليا واحدة من أكثر مصادر الطاقة المستدامة والصديقة للبيئة مع ارتفاع تكاليف الوقود الأحفوري التقليدي وصار الحاجة إلى الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أكثر اهمية. ونتيجة لذلك؛ أصبح العالم أكثر وعياً بالتلوث الناجم عن حرق مصادر الطاقة غير المتجددة. تعتبرطاقة الرياح حاليا واحدة من أكثر مصادر الطاقة المستدامة النظيفة الملاءمة لتوليد الكهرباء على نطاق واسع في العالم الجديد. هنالك انواع وتقنيات مختلفة تستخدم في المولدات أنظمة توربينات الرياح . تتميز تقنية المولد الرياح من النوع الحثي المزدوج التغذية DFIG الاكثر شيوعا بسبب كفاءة والاستقرارية المنظومة. يتم توصيل ملفات الجزء الثابت مباشرة بالشبكة الطاقة الكهربائية بينما توصل ملفات الجزء الدوار الى دائرة 8 مبدل ثلاثي الاطوار (AC/DC/AC) من خلال ثلاث حلقات يم التوصل الى الشبكة الكهربائية. يشار إلى المبدل المتصل بالشبكة اسم مبدل جهة الشبكة (GSC) بينما يُطلق على المبدل المتصل بدائرة الجزء الدوار اسم مبدل Age الدوار (RSC) ومن خلالهما يتم السيطرة على القدرة الفعالة والقدرة الغير فعالة لمولد 101"10. تم تطبيق العديد من الخوارزميات وطرق التحكم مؤخرًا لنظام السيطرة توربينات طاقة الرياح 6 من اجل تتبع أقصى نقطة للطاقة MPPT لكون القدرة النتاتجة من التورباين ليست فقط تعتمد على مقدارسرعة الرياح المتاحة انما كذلك تعتمد على تتبع نقطة العظمى لمنحني الخواص. يتم تقيم كل خوارزمية من حيث الكفاءة ، ونسبة التشوه التوافقي الكلي %THD تكون ،Sil و خسائر دائرة التبديل قليلة، لغرض تحسين فعالية استراتيجية دائرة التحكم. تقدم الأطروحة تحليلاً شاملاً لعمل موديل dq مقترح لمولد 1(1710. علاوة على ذلك؛ فإنها تبحث وتقارن في طرق التحكم المختلفة في السيطرةعلى عرض النبضة (PWM) في أنظمة المبدل 1278و مدى ثاثيرها على نسبة التشوة التوافقي الكلي THD% بالإضافة إلى ذلك اقترحت تقنية فيبوناتشي للبحث المحدثة MFSA من dal تتبع MPPT لغرض التحكم في جهة RSC بقدرة 7.5 كيلو واط ل DFIG في استراتيجية تحويل طاقة الرياح WECS المرتبطة بالشبكة الكهربائية. أظهر النتائج المحاكات باستخدام MATLAB/SIMULINK (R2023b) أن قيمة THD% التشوه التوافقي الكلي لجهد الخرج لتقنيات SVPWMs THIPWMs SPWM هي 085.79 5 %50.35 و9/042.50 على التوالي. تبين النتائج أن عامل %THD في SVPWM كان dil من معامل 01110 للتقنيات الأخرى التي تعمل في مبدل PWM-B2B
Abstract
In recent years, green energy generation using Wind Turbine (WT) energy, Photovoltaic (PV) cells, and fuel cells is an essential technology to minimize global warming and environmental crises. For this reason, wind energy is one of the most viable renewable energies for electricity in today's world. Different generator technologies have been adopted in wind turbine generator systems. The DFIG is commonly used in high-rated power applications of wind energy turbines due to their stability, high efficiency, powers (active and reactive) that can be controlled separately, low-cost power converter, power factor correction that can be adjusted as desired, and low power loss. A DFIG is characterized by a wound rotor induction machine, with the stator winding directly connected to the power grid and the wound rotor interfaced with the grid through a 3-phase AC/DC/AC converter. Typically, the converter connected to the grid is referred to as the Grid Side Converter (GSC), while the converter attached to the rotor's slip-ring circuit is termed the Rotor Side Converter (RSC). Also, a Phase-Locked Loop (PLL) is the primary function of synchronization control of the generator output turbines with the electrical network. This investigation considers the steady and dynamic analysis of modeling a DFIG. Moreover, it investigates different Pulse-Width Modulation (PWM) control approaches in Back-To-Back (B2B) converter systems. In addition, it suggested an adaptive system using a Modified Fibonacci Search Algorithm (MFSA) based search for harvesting MPPT controlling the Rotor Side Conversion (RSC) of a 7.5 KW-DFIG in the Wind Energy Conversion System (WECS) linked to an electrical network. The simulation comprehensively explores various Pulse-Width Modulation (PWM) control strategies in Back-To-Back (B2B) converter techniques. During the set of tests using MATLAB®/SMULINK®, it was observed that Total Harmonic Distortion THD% component values of the output voltage of SPWM, THIPWM, and SVPWM techniques are 85.79%, 50.35%, and 42.50% respectively. The THD% factor in the SVPWM was lower than that of the other techniques operated in the PWM-B2B converter. One of the main objectives of this work, the simulation DFIG-based WTs fully proposed simulink model uses the DPC strategy built-in MATLAB®/SMULINK®(R2023b) software and evaluated this proposed adaptive algorithm MFSA according to efficiency, simplicity strategy, and THD% was compared, and also stability of DC-bus. The result shows that the THD% in the stator's current based on MFSA and PI are only 1.93 % and 2.55 % respectively acceptable bounds specified by the IEEE 519 standard. Also, the efficiency of the MFSA control technique is 94.54%, compared to 88.51% for the PI controller. This demonstrates that the MFSA technique significantly enhances the stability and efficiency of the system.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.