طراحي و كنترل ژنراتور مغناطيس دائم شار محور بدون هسته جهت استحصال بيشترين توان از توربين بادي سرعت متغير

Design and Control of a Coreless Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Generator to Extract the Maximum Power from the Variable Speed Wind Turbine

در اين مقاله طراحي و كنترل ژنراتور سنكرون آهنرباي دائم شار محور بدون هسته جهت كاربرد توربين بادي سرعت متغير ارائه شده است. تاثير تغييرات پارامترهاي اصلي طراحي بر هزينه مواد فعال مصرفي و مشخصه‌هاي عملكردي ژنراتور با استفاده از روش آناليز حساسيت مورد بررسي قرار گرفته و مقادير مناسب پارامترهاي طراحي انتخاب شده‌اند. ژنراتور طراحي شده با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود سه بعدي مدل سازي شده و صحت طراحي آن مورد ارزيابي قرار گرفته است. استراتژي كنترلي در جهت استحصال بيشترين توان از توربين بادي سرعت متغير است كه با محاسبه مقدار گشتاور بهينه به ازاي سرعت‌هاي مختلف باد صورت مي‌گيرد. به منظور مدل‌سازي هر چه دقيق‌تر سيستم و اتصال مستقيم مدل ژنراتور در حوزه FEM به سيستم كنترلي مورد استفاده در نرم افزار Matlab، از نرم افزار واسط Simplorer استفاده شده است. استفاده از اين نرم افزار و مدل واقعي ژنراتور در حوزه FEM نتايج دقيق‌تر و مناسب‌تري را نتيجه مي‌دهد. نتايج حاصل نشان مي‌دهد كه سيستم كنترلي مورد استفاده قابليت رديابي سريع نقطه كار ژنراتور در جهت توليد ماكزيمم توان را دارد.

This paper presents design and control of a coreless axial flux permanent magnet synchronous generator for variable speed wind turbine application. The effect of design main parameters variation on the active material cost of the generator and its performance characteristics are investigated using sensitivity analysis, and the proper values of design parameters are chosen. The generator is modeled with 3-D Finite Element Method (FEM) and the validity of the design is evaluated. In the control method, the optimum torque values for different wind speeds are calculated to extract the maximum power from the variable speed wind turbine. In order to accurate modeling of the system and direct connection of the generator model in FEM to control system in Matlab-Simulink, the simplorer software is used. Using this software and the real model of the generator in FEM, are lead to more accurate results. The results show that the control system tracks the generator maximum power point with good dynamic response.