Investigatio inverter excitationis pro turbine venti variabilis celeritatis constantis frequentiae

1 Introductio​
Energia venti est fontis renovabilis cum potentiiali discentivo significativo. In recentibus annis, technologia aerogenica adtexit attentionem scholarum universali. Quamquam directionem clavem pro discentiva aerogenica, technologia variabilis velocitatis et frequentiae constantis (VSCF) utitur systemate generatoris venti geminato quasi solutione optimata. In hoc systemate, circuitus statoris generatoris connectuntur directe ad rete, dum control VSCF efficitur per regulandum frequentiam, amplitudinem, phasem et sequentiam phasorum alimenti rotoris. Quia converter tantum transmittit potentiam slip, eius capacitas potest notabiliter minui.

Hodie systemata generatoris venti geminati principaliter utuntur converteribus AC/AC vel AC/DC/AC. Converteres AC/AC fere sunt substituti a converteribus AC/DC/AC fontis tensionis propter eorum harmonicos altos, factorem potentiae input parvum, et dispositivos potentiae excessivos. Licet converteres matriciales fuerint explorati pro systematibus geminatis, structura eorum complexa, exigentia alta tensionis, et control non decoupled input/output limitant adoptionem in applicationibus aerogenis.

Hoc studium developit systema aerogenum geminatum fontis tensionis AC/DC/AC controlatum per duos DSPs. Converter lateris retis adoptat control vectorial orientatum ad tensionem, et converter lateris rotoris utitur control vectorial orientatum ad fluxum statoris. Experimenta confirmant quod systema supportat flumen potentiae bidirectionale, regulationem independentem factoris potentiae input/output, distortionem harmonicam parvam, operationem stabilam latam, et generationem potentiae optima ex fontibus instabilibus sicut ventus.

​2 Configuratio Systematis​
Ut monstratur in Figura 1, systema constat ex quinque partibus:

• Generator geminatus (generator inductionis rotoris devoluti)
• Converter AC/DC/AC bidirectionalis PWM fontis tensionis (rectificator/inverter triformis retro-adversus utens modulis IPM)
• Controller dual-DSP (DSP fixopunctus TMS320LF2407A + DSP volans punctus TMS320VC33)
• Dispositivum protectionis connectionis ad rete (contactores rotoris/statoris)
• Turbina virtualis variabilis velocitatis (motor DC + systema controlis velocitatis thyristor SIVOREG SIEMENS)

​Detalhes Claves​

• Connector converter: via inductorum triformium lateris retis; via anularum/sponsarum ad circuitus rotoris generatoris lateris rotoris.
• Roles dual-DSP: LF2407A tractat exchange datarum, generationem PWM, et signa retis; VC33 executa algorithmos cores; RAM dual-port permittit sharing datarum real-temporis; CPLD tractat decoding addressarum.
• Protection retis: In casu defectus, disconectat contactorem statoris et bloccat PWM primo; mora ante apertionem contactoris rotoris.

​3 Control Vectorial pro Generatore Geminato​
​3.1 Principia Controlis​
In frame rotationis synchronae (d-axis alignata cum fluxu statoris), modello generatore geminato est:
usd=Rsisd+dψsddt−ωsψsq{u_{sd} = R_s i_{sd} + \frac{d\psi_{sd}}{dt} - \omega_s \psi_{sq}}usd​=Rs​isd​+dtdψsd​​−ωs​ψsq​
usq=Rsisq+dψsqdt+ωsψsd{u_{sq} = R_s i_{sq} + \frac{d\psi_{sq}}{dt} + \omega_s \psi_{sd}}usq​=Rs​isq​+dtdψsq​​+ωs​ψsd​
urd=Rrird+dψrddt−ωslipψrq{u_{rd} = R_r i_{rd} + \frac{d\psi_{rd}}{dt} - \omega_{\text{slip}} \psi_{rq}}urd​=Rr​ird​+dtdψrd​​−ωslip​ψrq​
urq=Rrirq+dψrqdt+ωslipψrd{u_{rq} = R_r i_{rq} + \frac{d\psi_{rq}}{dt} + \omega_{\text{slip}} \psi_{rd}}urq​=Rr​irq​+dtdψrq​​+ωslip​ψrd​

​Aequationes fluxus:​​
ψsd=Lmims+Lsisd=Lmims{\psi_{sd} = L_m i_{ms} + L_s i_{sd} = L_m i_{ms}}ψsd​=Lm​ims​+Ls​isd​=Lm​ims​
ψsq=−Lmirq{\psi_{sq} = -L_m i_{rq}}ψsq​=−Lm​irq​
ψrd=Lrird+Lmisd{\psi_{rd} = L_r i_{rd} + L_m i_{sd}}ψrd​=Lr​ird​+Lm​isd​
ψrq=Lrirq+Lmisq{\psi_{rq} = L_r i_{rq} + L_m i_{sq}}ψrq​=Lr​irq​+Lm​isq​

​Aequatio torque:​​
Te=−npLmimsirqLs{T_e = -\frac{n_p L_m i_{ms} i_{rq}}{L_s}}Te​=−Ls​np​Lm​ims​irq​​

Neglecting stator resistance voltage drop, stator flux satisfies:
ψsd≈usq/ωs,ψsq≈0{\psi_{sd} \approx u_{sq}/\omega_s, \quad \psi_{sq} \approx 0}ψsd​≈usq​/ωs​,ψsq​≈0

​Strategia controlis:​​

• Currentus excitationis generalis statoris imsi_{ms}ims​ constans → Torque electromagneticus Te∝irqT_e \propto i_{rq}Te​∝irq​
• Pro facto potentiae unitario, currentus excitationis totaliter supplentur ab rotor (ims=irdi_{ms} = i_{rd}ims​=ird​)
• Post compensationem decoupling feedforward, regulate urdu_{rd}urd​ et urqu_{rq}urq​ ad controlando fluxum rotor et torque, respective.

​3.2 Controlis Retis​

• Soft Grid-Connection:
1. Cum velocitas venti attingit valorem cut-in, turbine movet generatorem ad minimam velocitatem.
2. Activare converter ad comparandum tensionem statoris ad rete (amplitude, phase, frequency).
3. Synchronizatio automatica post satisfacere conditiones connectionis ad rete.
• Disconnection: Gradualiter unload to no-load state before disconnecting. Must operate within permitted speed range.

​4 Controlis Vectorialis Rectificatoris Lateris Retis​
In frame rotationis synchronae duobus phasis (d-axis alignata cum tensione phase-A), modello rectificatoris PWM est:
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​−ωs​Liq​+sd​udc​
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​+ωs​Lid​+sq​udc​
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​(sd​id​+sq​iq​)−iload​

​Aequationes potentiae:​​
P=udid,Q=udiq{P = u_d i_d, \quad Q = u_d i_q}P=ud​id​,Q=ud​iq​

​Logica controlis:​​

• Tensio retis constans → Regulate idi_did​ ad controlando potentiam activam; iqi_qiq​ pro potentia reactiva.
• Aequationes controlis cum compensatione tensionis:
  ud∗=(R+Lddt)id−ωsLiq+ud{u_d^* = (R + L\frac{d}{dt})i_d - \omega_s L i_q + u_d}ud∗​=(R+Ldtd​)id​−ωs​Liq​+ud​
  uq∗=(R+Lddt)iq+ωsLid{u_q^* = (R + L\frac{d}{dt})i_q + \omega_s L i_d}uq∗​=(R+Ldtd​)iq​+ωs​Lid​

​5 Resultata Experimentalia​
​Verificationes Claves:​​

• Conexio retis molle fidelis per latam gamman velocitatum;
• Regulationem independentem factoris potentiae (lateralis statoris/retis ambas attingunt unitatem);
• Capacitas fluminis potentiae bidirectionalis converteris AC/DC/AC satisfacit demandas generationis.

​6 Conclusio​
Hoc studium developit systema aerogenum geminatum fontis tensionis AC/DC/AC basatum super duos DSPs. Combinatum cum control vectorial orientatum ad tensionem lateris retis et control vectorial orientatum ad fluxum statoris lateris rotoris, experimenta demonstrant:

1. Systema attingit flumen potentiae bidirectionale et regulationem independentem factoris potentiae input/output;
2. Harmonici parvi et factor potentiae altus assecurant qualitatem potentiae;
3. Conexio/disconnectio molla retis reducit stressum mechanicum/electricum;
4. Applicabilitas ad installationes aerogenas magnas classis megawatt.