• Product
  • Suppliers
  • Manufacturers
  • Solutions
  • Free tools
  • Knowledges
  • Experts
  • Communities
Search


Pagsasaliksik sa Frequency Converter para sa Variable Speed Constant Frequency na mga Turbina ng Hangin

1 Pagkakatawan
Ang enerhiya ng hangin ay isang renewable na pinagmulan ng enerhiya na may malaking potensyal para sa pag-unlad. Sa mga nakaraang taon, ang teknolohiya ng enerhiya ng hangin ay naging sentro ng pagsisiyasat ng mga siyentipiko sa buong mundo. Bilang isang pangunahing direksyon para sa pag-unlad ng wind power, ang variable-speed constant-frequency (VSCF) technology ay gumagamit ng doubly-fed wind power system bilang isang optimisadong solusyon. Sa sistemang ito, ang stator windings ng generator ay direktang konektado sa grid, habang ang kontrol ng VSCF ay natutugunan sa pamamagitan ng pag-regulate ng frequency, amplitude, phase, at phase sequence ng rotor winding power supply. Dahil ang converter lamang ang nagpapadala ng slip power, maaari nitong mabawasan nang significante ang kapasidad nito.

Kasalukuyan, ang mga sistema ng doubly-fed wind power ay karaniwang gumagamit ng AC/AC o AC/DC/AC converters. Ang mga AC/AC converters ay halos napalitan ng voltage-source AC/DC/AC converters dahil sa mataas na output harmonics, mababang input power factor, at maraming power devices. Bagama't ang mga matrix converters ay inaral para sa mga sistema ng doubly-fed, ang kanilang komplikadong estruktura, mataas na voltage endurance requirements, at hindi decoupled na input/output control ay limita ang kanilang paggamit sa aplikasyon ng wind power.

Ang pag-aaral na ito ay nagpapaunlad ng isang voltage-source AC/DC/AC doubly-fed wind power system na naka-control sa pamamagitan ng dual DSPs. Ang grid-side converter ay gumagamit ng voltage-oriented vector control, at ang rotor-side converter ay gumagamit ng stator-flux-oriented vector control. Ang mga eksperimento ay nagpapatunay na ang sistema ay sumusuporta sa bidirectional power flow, independent input/output power factor regulation, mababang harmonic distortion, matatag na wide-range operation, at high-quality power generation mula sa unstable energy sources tulad ng hangin.

2 Konfigurasyon ng Sistema
Tulad ng ipinapakita sa Figure 1, ang sistema ay binubuo ng limang bahagi:

  • Doubly-fed generator (wound-rotor induction generator)
  • Voltage-source AC/DC/AC bidirectional PWM converter (back-to-back three-phase rectifier/inverter na gumagamit ng IPM modules)
  • Dual-DSP controller (fixed-point DSP TMS320LF2407A + floating-point DSP TMS320VC33)
  • Grid-connection protection device (rotor/stator contactors)
  • Virtual variable-speed wind turbine (DC motor + SIEMENS SIVOREG thyristor speed control system)

Mga Pangunahing Detalye

  • Converter connection: Grid-side via three-phase inductors; rotor-side via slip rings/brushes to generator rotor windings.
  • Dual-DSP roles: LF2407A handles data exchange, PWM generation, and grid signals; VC33 executes core algorithms; dual-port RAM enables real-time data sharing; CPLD processes address decoding.
  • Grid protection: Upon faults, disconnect stator contactor and block PWM first; delay before opening rotor contactor.

3 Vector Control para sa Doubly-Fed Generator
3.1 Mga Prinsipyo ng Kontrol
Sa synchronous rotating frame (d-axis aligned with stator flux), ang modelo ng doubly-fed generator ay:
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​

Flux equations:
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​

Torque equation:
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

Control strategy:

  • Constant stator generalized excitation current imsi_{ms}ims​ → Electromagnetic torque Te∝irqT_e \propto i_{rq}Te​∝irq​
  • For unity power factor, excitation current fully supplied by rotor (ims=irdi_{ms} = i_{rd}ims​=ird​)
  • After feedforward decoupling compensation, regulate urdu_{rd}urd​ and urqu_{rq}urq​ to control rotor flux and torque, respectively.

3.2 Grid Control

  • Soft Grid-Connection:
    1. When wind speed reaches cut-in value, turbine drives generator to minimum speed.
    2. Activate converter to match stator voltage to grid (amplitude, phase, frequency).
    3. Automatic synchronization upon meeting grid-connection conditions.
  • Disconnection: Gradually unload to no-load state before disconnecting. Must operate within permitted speed range.

4 Grid-Side Rectifier Vector Control
In the two-phase synchronous rotating frame (d-axis aligned with phase-A voltage), the PWM rectifier model is:
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​

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

Control logic:

  • Constant grid voltage → Regulate idi_did​ to control active power; iqi_qiq​ for reactive power.
  • Control equations with voltage compensation:
    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 Experimental Results
Key Verifications:

  • Reliable soft grid-connection across a wide speed range;
  • Independent power factor regulation (stator/grid side both reach unity);
  • Bidirectional power flow capability of AC/DC/AC converter meets generation demands.

6 Conclusion
This study develops a dual-DSP-based voltage-source AC/DC/AC doubly-fed wind power system. Combined with grid-side voltage-oriented and rotor-side stator-flux-oriented vector control, experiments demonstrate:

  1. The system achieves bidirectional power flow and independent input/output power factor regulation;
  2. Low harmonics and high power factor ensure power quality;
  3. Soft grid-connection/disconnection reduces mechanical/electrical stress;
  4. Applicability to megawatt-class large-scale wind power installations.
08/21/2025
Inirerekomenda
Engineering
Integradong Solusyon sa Hybrid na Pwersa ng Hangin at Araw para sa mga Malalayong Isla
AbstractInihaharap ng propusisyong ito ang isang inobatibong integradong solusyon sa enerhiya na malalim na pinagsasama ang paggawa ng enerhiya mula sa hangin, solar, pump hydro storage, at teknolohiya ng desalinasyon ng tubig dagat. Layunin nito na sistemang tugunan ang mga pangunahing hamon na hinaharap ng mga malayong isla, kabilang ang mahirap na saklaw ng grid, mataas na gastos ng paggawa ng enerhiya mula sa diesel, limitasyon ng tradisyonal na pananakop ng baterya, at kakulangan ng sariwan
Engineering
Isang Intelligent na Sistemang Hidrido ng Hangin-Solar na may Fuzzy-PID Control para sa Enhanced na Battery Management at MPPT
PangkalahatanAng propuesta na ito ay nagpapakilala ng isang wind-solar hybrid power generation system batay sa advanced control technology, na may layuning maipatupad nang epektibo at ekonomiko ang mga pangangailangan ng enerhiya sa mga malalayong lugar at espesyal na aplikasyon. Ang pinakamahalaga sa sistema ay ang intelligent control system na nakasentro sa ATmega16 microprocessor. Ang sistema na ito ay gumagawa ng Maximum Power Point Tracking (MPPT) para sa parehong wind at solar energy at gu
Engineering
Muraangkop na Solusyon ng Hybrid na Hangin-Solar: Buck-Boost Converter & Smart Charging Bawas ang Cost ng Sistema
AbstractInihahandog ng solusyong ito ang isang bagong high-efficiency na wind-solar hybrid power generation system. Tumutugon ito sa mga pangunahing kahinaan ng umiiral na teknolohiya—kabilang ang mababang paggamit ng enerhiya, maikling buhay ng bateria, at mahinang istabilidad ng sistema—sa pamamagitan ng paggamit ng fully digitally controlled buck-boost DC/DC converters, interleaved parallel technology, at intelligent three-stage charging algorithm. Dahil dito, nagiging posible ang Maximum Pow
Engineering
Sistemang Hinihimay na Solyar-Kabayo: Isang Komprehensibong Solusyon sa disenyo para sa mga Aplikasyon ng Walang Grid
Pagkakatawan at Background​​1.1 Mga Hamon ng mga System ng Power Generation na May Iisang Pinagmulan​Ang tradisyonal na nakatayo lamang na photovoltaic (PV) o wind power generation systems ay may inherent na kahinaan. Ang pag-generate ng kapangyarihan mula sa PV ay apektado ng mga siklo ng araw at kondisyon ng panahon, samantalang ang pag-generate ng kapangyarihan mula sa hangin ay nagsasalamin ng hindi matatag na resources ng hangin, na nagdudulot ng malaking pagbabago sa output ng kapangyariha
Inquiry
I-download
Kumuha ng IEE-Business Application
Gamit ang app na IEE-Business upang makahanap ng kagamitan makuha ang mga solusyon makipag-ugnayan sa mga eksperto at sumama sa industriyal na pakikipagtulungan kahit kailan at saanman buong pagsuporta sa pag-unlad ng iyong mga proyekto at negosyo sa enerhiya