Control of DFIG Wind Turbine With Direct-Current Vector Control Configuration

ABSTRACT

The doubly-fed induction generator (DFIG) wind turbine is a variable speed wind turbine widely used in the  modern wind power industry. At present, commercial DFIG wind turbines primarily make use of the  technology that was developed a decade ago. But, it is found in this paper that there is a limitation in the conventional vector control technique. This paper presents a directcurrent vector control method in a DFIG  wind turbine, based on which an integrated control strategy is developed for wind energy extraction, reactive power, and grid voltage support controls of the wind turbine. A transient simulation system using SimPowerSystem is built to validate the effectiveness of the proposed control method. The conventional control approach is compared with the proposed control technique for DFIG wind turbine control under both steady and gust wind conditions. The paper shows that under the dc vector control configuration, a DFIG system has a superior performance in various aspects.

INTRODUCTION

AT THE present time, wind turbines based on doubly-fed induction generators (DFIGs) are used in most large wind power plants in North America . There are several reasons for using DFIG wind turbines; among those are possibilities to increase turbine energy capture capability, reduce stresses of the mechanical structure, diminish acoustic noise, and make the active and reactive power controllable for better grid integration . However, the energy captured and converted from the wind by a DFIG wind turbine depends strongly on how the wind turbine is controlled under variable wind conditions. Presently, commercial DFIG wind turbines mainly use the technology that was developed a decade ago  based on the standard decoupled vector control mechanism. This paper shows that there is a limitation in the conventional vector control approach  for the grid-side converter of the DFIG wind turbine. The weakness is more evident when the converter  operates beyond its linear modulation limit. This situation has also been reported recently by many studies in different applications. In , it is found through both theoretical and experimental studies that the conventional control technique is sensitive to model uncertainties. 

چکیده

توربین بادی ژنراتور القایی دوگانه (DFIG) یک توربین بادی متغیر سرعت است که به طور گسترده ای در صنعت انرژی باد مدرن مورد استفاده قرار می گیرد. در حال حاضر، توربین های بادی تجاری DFIG عمدتا از تکنولوژی هایی که ده سال پیش توسعه یافته اند استفاده می کنند. اما در این مقاله، محدودیت در تکنیک کنترل معمول بردار وجود دارد. این مقاله یک روش کنترل بردار جریان مستقیم در یک توربین بادی DFIG ارائه می دهد که بر اساس آن استراتژی کنترل یکپارچه برای استخراج انرژی بادی، توان راکتیو و کنترل های پشتیبانی ولتاژ شبکه توربین بادی طراحی شده است. یک سیستم شبیه سازی گذرا با استفاده از SimPowerSystem برای اعتبار سنجی اثربخشی روش کنترل پیشنهادی ساخته شده است. رویکرد کنترل متعارف با تکنیک کنترل پیشنهادی برای کنترل توربین بادی DFIG در مقایسه با هر دو حالت باد و پایدار مقایسه شده است. این مقاله نشان می دهد که تحت کنترل پیکربندی کنترل بردار dc یک سیستم DFIG دارای عملکرد برتر در ابعاد مختلف است.

مقدمه

در حال حاضر، توربین های بادی مبتنی بر ژنراتور القایی دوگانه (DFIG) در اکثر نیروگاه های بادی بزرگ در شمال امریکا مورد استفاده قرار می گیرند. دلایل متعددی برای استفاده از توربین های بادی DFIG وجود دارد؛ در میان این امکانات امکان افزایش قابلیت جذب انرژی توربین، کاهش تنش های ساختار مکانیکی، کاهش سر و صدای صوتی و ایجاد توان راکتیو و فعال برای کنترل بهتر یکپارچگی شبکه می باشد. با این حال، انرژی که به وسیله یک توربین بادی DFIG اسیر شده و تبدیل شده از باد به شدت به نحوه کنترل توربین بادی در شرایط متغیر باد بستگی دارد. در حال حاضر، توربین های بادی تجاری DFIG عمدتا از تکنولوژی استفاده می کنند که یک دهه پیش بر اساس مکانیسم کنترل بردار استاندارد جدا شده بود. این مقاله نشان می دهد که محدودیت در روش کنترل معمول بردار برای مبدل جانبی شبکه توربین بادی DFIG وجود دارد. ضعف بیشتر آشکار است که مبدل در خارج از حد مجاز خطی خود عمل می کند. این وضعیت نیز اخیرا توسط مطالعات بسیاری در برنامه های مختلف گزارش شده است. در داخل، از طریق هر دو مطالعه نظری و تجربی، روش کنترل متعارف حساس به عدم قطعیت مدل است.

Year: 2012

Publisher : IEEE

By : Shuhui Li, Timothy A. Haskew, Keith A. Williams, and Richard P. Swatloski

File Information: English Language/ 11 Page / size: 2.42 KB

Download

سال : 1391

ناشر : IEEE

کاری از : Shuhui لی، تیموتی A. Haskew، کیت A. ویلیامز، و ریچارد P. Swatloski

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 11 صفحه / حجم : KB 2.42

لینک دانلود