انتخاب تعداد قطب‌هاي سيم‌پيچ توان و كنترل ماشين القايي دو تحريكه بدون جاروبك براي كاربرد ژنراتور بادي با سرعت سنكرون 500 دور بر دقيقه

Selection of Power and Control Windings Pole numbers of Brushless Doubly-Fed Induction Machine in Wind Generator Application with 500 rpm Synchronous Speed

تاكنون ساختارهاي گوناگوني در توربين‌هاي بادي ارائه شده و به‌كار گرفته شده‌اند كه ساختار مبتني بر ژنراتور القايي دوتحريكه به‌دليل مزاياي فني و اقتصادي مقبوليت بيش‌تري داشته است. در ميان ساختارهاي ديگر، ساختار مبتني بر ژنراتور القايي دوتحريكه بدون جاروبك ويژگي‌هاي جالبي براي به‌كارگيري در توربين‌هاي بادي داراست كه از جمله آنها مي‌توان به عملكرد بدون جاروبك، ساختار مستحكم با قابليت اطمينان بالاتر و هزينه تعميرات و نگهداري كم‌تر، نياز به مبدلي با ظرفيت كاهش‌يافته و جعبه‌دنده‌اي با نسبت تبديل كم‌تر و درنتيجه هزينه و وزن پايين‌تر و مواردي همانند قابليت بالاتر در گذار از ولتاژ كم اشاره نمود. اين ماشين دو سيم‌پيچ بر روي استاتور با نام سيم‌پيچ توان و كنترل و يك سيم‌پيچ قفسي با آرايش ويژه بر روي روتور با نام سيم‌پيچ حلقه آشيانه‌اي دارد. از مواردي كه در طراحي ماشين بسيار حائز اهميت است، انتخاب تركيب تعداد قطب‌ها براي دو سيم‌پيچ استاتور جهت داشتن بهترين ويژگي‌هاي عملكردي است. نتايج بررسي‌هاي اين مقاله با استفاده از مدار معادل الكتريكي و روش تابع توزيع سيم‌پيچي و همچنين مدل المان محدود دوبعدي، نشان مي‌دهد كه تركيب 2 و 4 جفت قطب به‌ترتيب براي سيم‌پيچ توان و كنترل، بهترين عملكرد را در سرعت‌هاي چرخش مياني حدود 500 دور بر دقيقه نتيجه خواهد داد.

Up to now, several configurations have been proposed and implemented in wind turbine. The structure based on Doubly-Fed induction Generator (DFIG) is used widely because of its technical and economic benefits. Among other structures, Brushless Doubly-Fed Induction Generator (BDFIG) has interesting properties to be used as wind generator such as brushless operation, robust structure with higher reliability and lower operating and maintenance costs, needing partially rated converter and a gear box with lower speed ratio and also, better low voltage ride through capability. There are two 3-phase windings on stator namely power winding (PW) and control winding (CW) and one special cage winding on the rotor which is called nested loop winding. An important design issue is selection of PW and CW pole pair numbers in order to achieve good performance characteristics. In this paper, the analysis carried out using electric equivalent circuit model and 2D finite element model reveals that the 2 and 4 pole pairs combination for PW and CW respectively, results in the best performance for medium speed rotational speeds around 500 rpm.