كنترل توربين بادي محور افقي داراي ژنراتور سنكرون به منظور جذب بيشينه انرژي باد

Control of Horizontal Axis Wind Turbine with Synchronous Generator to Capture Maximum Energy of Wind

در توربين‌هاي بادي محور افقي دور متغير به طور معمول، ژنراتورهاي سنكرون روتور سيم‌بندي شده (WRSG)، سنكرون مغناطيس دايم (PMSG) و آسنكرون تغذيه دوگانه (DFIG) مورد استفاده قرار مي‌گيرد. ژنراتور سنكرون با تحريك كنترل شونده، قابليت توليد توان در سرعت‌هاي دوراني كمتر از نامي را دارد. در اين مقاله، كنترلر ولتاژ تحريك ژنراتور سنكرون براي‌ توربين بادي محور افقي با هدف جذب بيشينه انرژي باد طراحي شده و كنترلر زاويه گام براي تنظيم سرعت دوراني روتور در مقدار نامي در سرعت‌هاي باد بيشتر از نامي طراحي شده‌اند. صحه‌گذاري بر نتايج حاصل از شبيه‌سازي نرم‌افزاري توسط آزمايش به صورت سخت‌افزار در حلقه (Hardware In the Loop) پياده‌سازي شده و نتايج به دست آمده در شرايط باد مغشوش مورد تحليل قرار گرفته است. در نهايت نتيجه مي‌شود كه رديابي توان بيشينه آيروديناميكي (Maximum Power Point Tracking) با كنترل ولتاژ تحريك ژنراتور سنكرون امكان‌پذير مي-باشد و توربين بادي داراي ژنراتور سنكرون قابليت توليد توان بهينه را دارد.

Three types of generator named wound rotor synchronous generator (WRSG), permanent magnet synchronous generator (PMSG) and doubly fed induction generator (DFIG) are usually used in variable speed horizontal axis wind turbines. Synchronous generator with controlled excitation voltage is a proper solution for power production in rotational speed lower than the nominal. In this paper, excitation voltage controller is designed to capture maximum energy of wind and pitch angle controller is designed to regulate the rotational speed of rotor when wind speed is over the rated value. Simulation results are verified by means of HIL (Hardware In the Loop) test setup. In this case, the function of controllers are examined in a turbulent wind condition on a simulator and the performance is analyzed. Finally, it is concluded that MPPT (Maximum Power Point Tracking) algorithm can be performed by controlling the excitation voltage of a synchronous generator in a below rated condition.