1 מבוא
אנרגיה רוח היא מקור אנרגיה מתחדש עם פוטנציאל לפיתוח משמעותי. בשנים האחרונות, טכנולוגיית אנרגיה רוח קיבלה תשומת לב נרחבת מלומדים ברחבי העולם. ככיוון מפתח עבור פיתוח אנרגיה רוח, טכנולוגיית מהירות משתנה תדר קבוע (VSCF) משתמשת במערכת רוח דו-הנעה כתפיסה מיטבית. במערכת זו, הסטטור של המנוע מחובר ישירות לרשת, וניהול VSCF מתבצע על ידי בקרה של התדר, המשקל, הפאזה והסדר של הפאזה של חשמל הספק לסליל הרוטור. מאחר שהממיר מעביר רק את הכוח הנעדר, יכולת הממיר יכולה להיות מופחתת באופן משמעותי.
כיום, מערכות רוח דו-הנעה משתמשות בעיקר ממירים AC/AC או AC/DC/AC. ממירים AC/AC הוחלפו ברובם ממירים AC/DC/AC של מקור מתח בשל הרמוניות גבוהות של הפלט, גורם עוצמה נמוך של הכניסה ומכשירי עוצמה מוגזמים. למרות שנבדקו ממירים מטריציים למערכות דו-הנעה, המבנה המורכב שלהם, דרישות סובלנות מתח גבוהות ובקרה שאינה מופרדת של כניסה/יציאה מגביל את השימוש בהם במערכות אנרגיה רוח.
מחקר זה מפתח מערכת אנרגיה רוח דו-הנעה AC/DC/AC של מקור מתח הנשלטת על ידי שני מעבדים DSP. הממיר צד הרשת אימץ בקרה וקטורית מכוון מתח, והממיר צד הרוטור השתמש בבקרה וקטורית מכוון זרם סטטורי. ניסויים אישרו כי המערכת תומכת בנוקשות כיוון כוח, בקרה עצמאית של גורם העוצמה של הכניסה והיציאה, רמת הרמוניות נמוכה, פעולה יציבה במגוון רחב, ויצור אנרגיה איכותית מקורות לא יציבים כמו רוח.
2 תצורת מערכת
כפי שמוצג בתמונה 1, המערכת כוללת חמישה חלקים:
פרטים מרכזיים
3 בקרה וקטורית למבער דו-הנעה
3.1 עקרונות הבקרה
מסגרת סיבוב סינכרונית (d-ציר מכוון עם זרם הסטטור), המודל של מבער דו-הנעה הוא:
usd=Rsisd+dψsddt−ωsψsq{u_{sd} = R_s i_{sd} + \frac{d\psi_{sd}}{dt} - \omega_s \psi_{sq}}usd=Rsisd+dtdψsd−ωsψsq
usq=Rsisq+dψsqdt+ωsψsd{u_{sq} = R_s i_{sq} + \frac{d\psi_{sq}}{dt} + \omega_s \psi_{sd}}usq=Rsisq+dtdψsq+ωsψsd
urd=Rrird+dψrddt−ωslipψrq{u_{rd} = R_r i_{rd} + \frac{d\psi_{rd}}{dt} - \omega_{\text{slip}} \psi_{rq}}urd=Rrird+dtdψrd−ωslipψrq
urq=Rrirq+dψrqdt+ωslipψrd{u_{rq} = R_r i_{rq} + \frac{d\psi_{rq}}{dt} + \omega_{\text{slip}} \psi_{rd}}urq=Rrirq+dtdψrq+ωslipψrd
משוואות זרם מגנטי:
ψsd=Lmims+Lsisd=Lmims{\psi_{sd} = L_m i_{ms} + L_s i_{sd} = L_m i_{ms}}ψsd=Lmims+Lsisd=Lmims
ψsq=−Lmirq{\psi_{sq} = -L_m i_{rq}}ψsq=−Lmirq
ψrd=Lrird+Lmisd{\psi_{rd} = L_r i_{rd} + L_m i_{sd}}ψrd=Lrird+Lmisd
ψrq=Lrirq+Lmisq{\psi_{rq} = L_r i_{rq} + L_m i_{sq}}ψrq=Lrirq+Lmisq
משוואת מומנט:
Te=−npLmimsirqLs{T_e = -\frac{n_p L_m i_{ms} i_{rq}}{L_s}}Te=−LsnpLmimsirq
בהזנחת נפילת מתח 저ومة הסטטור, זרם מגנטי הסטטור מקיים:
ψsd≈usq/ωs,ψsq≈0{\psi_{sd} \approx u_{sq}/\omega_s, \quad \psi_{sq} \approx 0}ψsd≈usq/ωs,ψsq≈0
אסטרטגית בקרה:
3.2 בקרה על הרשת
4 בקרה וקטורית ממיר צד הרשת
מסגרת סיבוב דו-פאזית סינכרונית (d-ציר מכוון עם מתח פאזה A), המודל של ממיר PWM הוא:
ud=Ldiddt+Rid−ωsLiq+sdudc{u_d = L\frac{di_d}{dt} + R i_d - \omega_s L i_q + s_d u_{dc}}ud=Ldtdid+Rid−ωsLiq+sdudc
uq=Ldiqdt+Riq+ωsLid+squdc{u_q = L\frac{di_q}{dt} + R i_q + \omega_s L i_d + s_q u_{dc}}uq=Ldtdiq+Riq+ωsLid+squdc
Cdudcdt=32(sdid+sqiq)−iload{C\frac{du_{dc}}{dt} = \frac{3}{2}(s_d i_d + s_q i_q) - i_{\text{load}}}Cdtdudc=23(sdid+sqiq)−iload
משוואות כוח:
P=udid,Q=udiq{P = u_d i_d, \quad Q = u_d i_q}P=udid,Q=udiq
לוגיקה של הבקרה:
5 תוצאות ניסוייות
אימותים מרכזיים:
6 סיכום
מחקר זה מפתח מערכת אנרגיה רוח דו-הנעה AC/DC/AC מבוססת Dual-DSP. בשילוב עם בקרה וקטורית מכוון מתח צד הרשת ובקרה וקטורית מכוון זרם סטטורי צד הרוטור, ניסויים מראים:
