Skip to main content
SUPERVISOR
محمد ابراهیمی (استاد راهنما) حسین ابوترابی زارچی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amir Khazaee
امیر خزاعی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
Due to reduction of fossil fuels and environmental pollutions, renewable energies are currently raising a great attention for obtaining electric power. Wind energy is the most growing renewable resource in the world; it is renewable, infinite and environmentally clean. Recently, due to developments in power electronics, variable speed wind turbines became more attractive because of its ability of operation at its maximum power coefficient, which results in larger energy capture from the wind. Permanent magnet synchronous generator (PMSG) is a popular generator in variable speed wind turbines. The Energy captured from wind depends not only on wind conditions but it also depends on the ability of control system to track maximum power points. Because of nonlinear inherent of electrical machines, the excellent performance of their control system could be achieved by nonlinear control techniques. In this paper some nonlinear control techniques adopted to be implemented on PMSG in wind turbines. Firstly input-output feedback linearization control scheme is introduced and implemented to track maximum power points. The adaptive backstepping control system is then designed in presence of resistor uncertainty as well as mechanical torque disturbance, which is the most concerned uncertainty in wind turbines. It is a Lyapunov based nonlinear adaptive controller which is adopted in order to implement MPPT algorithm for permanent PMSG based wind turbines. This approach is based on newly developed adaptive backstepping controller which gains a great attention in nonlinear control systems, due to its capability to derive the control law and a stable Lyapunov function, step by step. Finally a justify; TEXT-INDENT: 18pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; unicode-bidi: embed; DIRECTION: ltr" dir=ltr Keywords: Adaptive backstepping control, MPPT, Permanent Magnet synchronous Generator, Wind Turbine, Input Output Feedback Linearization, Adaptive Backstepping, Pi-Sliding
باتوجه با کاهش منابع سوخت های فسیلی و همچنین آلودگی های زیست محیطی ناشی از بکارگیری این منابع، در سال های اخیر استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در حال گسترش می باشد. انرژی بادی رشد چشمگیری را در بین منابع انرژی های تجدیدپذیر به خود اختصاص داده است. اخیراً با توجه به پیشرفت هایی که در الکترونیک قدرت حاصل شده، بکارگیری توربین های بادی مبتنی بر ایده های سرعت متغیر رونق بیشتری یافته است؛ با توجه به ویژگی های منحصر به فرد ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم(PMSG)، این ژنراتور یکی از پرکاربردترین ژنراتورهای بکارگرفته شده در توربین های بادی سرعت متغیر می باشد. انرژی اخذ شده از توربین های بادی سرعت متغیر تنها وابسته به وضعیت باد نیست بلکه به دقت سیستم کنترلی بکارگرفته شده در توربین بادی نیز بستگی دارد. از سوی دیگر، با توجه به طبیعت غیرخطی ماشین های الکتریکی، استفاده مطلوب از قابلیت های آن نیازمند به کار بردن تئوری ها و روش هـای کنترل غیرخطی می باشد. به عبارت دیگر استفاده از تکنیک های قدرتمند کنترل غیرخطی به منظور درایو ژنراتور PM در توربین بادی، عملکرد سیستم کنترلی در جذب توان بیشیینه از توربین بادی(MPPT) را بهبود می بخشد و بدین ترتیب موجب افزایش بازده ی سیستم توربین بادی می گردد. در این تحقیق به بررسی، تحلیل و طراحی چندین روش کنترل غیرخطی در درایو ژنراتور PM به منظور تحقق MPPT پرداخته شده است. یکی از روش هـای غیرخطی مورد مطالعه در این تحقیق، که در دو دهه ی گذشته گسترش چشمگیری را در درایوهای الکتریکی به خود اختصاص داده است، روش خطـی سازی با فیدبـک می باشد. با توجه به ماهیت تصادفی و متغیر باد، توربین های بادی با حجم بالایی از نامعینی ها و اغتشاشات مواجه هستند. این امر بکارگیری تکنیک های کنترل تطبیقی و کنترل مقاوم را در سیستم کنترلی ضروری می کند. در همین راستا، در فصل پنجم روش کنترلی گام به گام به عقب تطبیقی به منظور درایو ژنراتور PM در توربین بادی پیشنهاد شده است. علاوه بر این،در روش کنترلی گام به گام به عقب تطبیقی قانون کنترل پایدار کننده و تابع لیاپانوف مربوطه همزمان و به روشی سیستماتیک بدست آورده می شوند. از طرفی سیستم توربین بادی سیستم پیچیده ای است. وجود دینامیک های مدل نشده ممکن است باعث ناپایداری سیستم شود. در همین راستا در فصل ششم به منظور بهبود قوام سیستم کنترلی ژنراتور در توربین بادی و در عین حال حذف پدیده ی شوریدگی،کنترل کننده ی PI-SLIDING پیشنهاد شده است که دارای بهترین ویژگی های کنترل کننده ی خطی یعنی عملکرد آرام و بدون شوریدگی، و بهترین ویژگی های کنترل کننده ی مود لغزشی یعنی قوام نسبت به نامعینی ها می باشد. در پایان هر بخش شبیه سازی ها در نرم افزار MATLAB/SIMULINK صحت روش های پیشنهاده شده را تایید می کند. کلمات کلیدی: 1- توربین های بادی سرعت متغیر 2- تعقیب نقاط بهینه ی توان( MPPT) 3- ژنراتور مغناطیس دائم(PM) 4-کنترل غیرخطی 5-روش گام به گام به عقب تطبیقی 6-فیدبک خطی ساز 7- PI-SLIDING

ارتقاء امنیت وب با وف بومی