Skip to main content
SUPERVISOR
سیدمحمد مدنی (استاد راهنما) حسین ابوترابی زارچی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Navid Amiri
نوید امیری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Direct Decoupled Active and Reactive Power Control of Doubly Fed Induction Machine without Rotor Position Sensors
In recent years, the matter of using renewable energy sources like solar or wind energy has become a major concern due to the limited amount of fossil fuel. The wind energy is one of the renewable energy sources which have attracted many researchers in recent years. Converting the wind kinetic energy to electrical energy is done by the use of a wind turbine connected to an electrical generator. One of the generators used for this purpose is the doubly fed induction machine. In this machine, the torque or electrical power of the machine’s stator can be controlled by feeding the rotor windings correctly. Using the equivalent circuit of the DFIM, we can express the stator active and reactive power in terms of stator and rotor flux vectors. The power equations show that the stator active and reactive power is in direct relation to both magnitudes of the flux vectors and the angle between them. With the stator being directly connected to the grid, the rotor flux can only be controlled by applying correct rotor voltages. To achieve a good performance, the power components control should be decoupled. To achieve this; the two axis model of the DFIM is used with the direct axis being placed on the stator flux vector. Now the active and reactive power of the stator can be controlled by controlling the quadrature and direct components of the rotor flux respectively. By neglecting the stator resistance, it can be assumed that the stator flux remains constant during the operation. With more precise analysis, it can be seen that the existence of the stator resistance can change both the magnitude and angle of the stator flux vector making the power control strategy coupled. To overcome this problem in this thesis; first the coupling between active and reactive power is analized and the the reasons behind it are introduced. Then the grid flux reference frame is used to make the power equations unaffected by the changes in the reference frame angle, afterwards a new method to calculate the correct reference rotor flux vectors is introduced by predicting the stator flux from the power commands with regards to the stator resistance. Knowing the fact that the rotor current can be directly measured in a DFIM, it can be used to estimate the rotor position by matching the measured and estimated rotor current vectors; therefor, eliminating the need for a position sensor to be used in the method. To ensure the correct estimation procedure for the rotor current, comparison of the magnitudes of the measured and estimated rotor current vectors is used to correct the magnetizing inductance value. Simulation results show the effectiveness of the proposed method in decoupled controlling of the Keywords: Wind Energy, Doubly Fed Induction Machine (DFIM), Direct Power Control (DPC), Direct Decoupled Power Control, Sensorless control, MRAS,
امروزه بهره برداری از انرژی های تجدید پذیر به دلیل رو به اتمام بودن منابع سوخت فسیلی دارای اهمیت روزافزونی می باشد. انرژی باد یکی از منابع انرژی ذکر شده است که بهره برداری از آن به مراتب ساده تر می باشد. بهره برداری از این انرژی با استفاده از یک توربین بادی متصل به یک ژنراتور الکتریکی میسر است. یکی از ژنراتورهای مورد استفاده برای این منظور ماشین القایی دو سو تغذیه می باشد. در این ماشین می توان توان الکتریکی استاتور متصل به شبکه را از طریق اعمال ولتاژهای صحیح به سیم پیچی های روتور کنترل نمود. در این پایان نامه مدل ماشین القایی دو تغذیه که یکی از پر کاربردترین ژنراتورها برای این منظور است معرفی شده و کنترل توان آن مورد بررسی قرار گرفته است. با توج به مدل ماشین، توان یک ماشین القایی دو سو تغذیه به طور مستقیم با حاصلضرب بردارهای شار استاتور و روتور دارای رابطه خطی است، با نادیده گرفتن مقاومت استاتور و ثابت در نظر گرفتن شار استاتور و همچنین استفاده از مدل دو محوری ماشین منطبق بر شار استاتور، می توان توان اکتیو و راکتیو الکتریکی استاتور ماشین را به طور مستقل به ترتیب با کنترل شار روتور در راستای عمودی و افقی شار استاتور کنترل کرد. اما در واقعیت به دلیل وجود مقاومت استاتور شار استاتور ثابت نبوده و اندازه و زاویه بردار آن با تغییرات جریان و توان تغییر می کند. این امر علاوه بر ایجاد تزویج میان کنترل توان اکتیو و راکتیو موجب غیر خطی شدن رابطه توان بر حسب شار شده و کنترل مستقل و سریع امکان پذیر نخواهد بود. در این پایان نامه به منظور مستقل سازی کنترل توان ابتدا مدل ماشین در مختصات مرجع شار شبکه (grid Flux) معرفی شده و سپس با در نظر گرفتن مقاومت استاتور و شار نشتی ماشین، شار روتور مرجع صحیح با پیشبینی شار استاتور محاسبه شده و کنترل توان به صورت مستقل انجام می شود. با توجه به این نکته که در ماشین القایی دو سو تغذیه جریان رتور به طور مستقیم قابل اندازه گیری می باشد می توان با استفاده از تخمین جریان روتور و مقایسه آن با مقدار اندازه گیری شده، موقعیت روتور را تخمین زده و روند کنترل را مستقل از سنسور موقعیت انجام داد. منظور تضمین عملکرد صحیح تخمین موقعیت روتور، یک حلقه اصلاح گر پارامتر اندوکتانس مغناطیس کنندگی ماشین به طور همزمان این پارامتر را تخمین می زند. نتایج شبیه سازی انجام شده بر روی یک ماشین DFIM 4KW نشاندهنده توانایی روش ارائه شده در کنترل مستقل و مطلوب توان اکتیو و راکتیو استاتور می باشد. همچنین تخمین موقعیت روتور و اصلاح پارامتر ماشین به طور مطلوبی در طول مدت شبیه سازی انجام شده است. به منظور آزمایش روش ارائه شده، یک مدل آزمایشگاهی 4KW محیا گردید که نتایج بدست آمده از آن نتایج شبیه سازی را تأیید می نماید. کلمات کلیدی: 1- انرژی باد 2-ماشین القایی دو سو تغذیه (DFIM) 3-کنترل برداری توان 4-کنترل مستقیم و مستقل توان (DPC) 5- sensorless 6- تخمین پارامتر 7- MRAS

ارتقاء امنیت وب با وف بومی