مدل دینامیکی و توان مکانیکی

دانلود پایان نامه

شکل 5-23- نمودار ولتاژ سیم پیچی تحریک ژنراتور القایی
نمودارهای مربوط به توان خروجی سیستم سه فاز و همچنین توان بار خروجی این سیستم به ترتیب در اشکال زیر ارایه می شود:

شکل 5-24- نمودار توان اکتیو خروجی سیستم سه فاز

شکل 5-25- نمودار توان اکتیو بار متصل شده به خروجی سیستم سه فاز
نتیجه گیری و پیشنهادات
در فایل شبیه سازی از مدلهای واقعی سیستم توربین بادی، فتوولتائیک و باتری استفاده شده است.
سلول فتوولتاییک سیستمی غیرخطی میباشد که بصورت یک منبع جریان موازی با دیود مدل میشود. مدل عملی سلول فتوولتاییک ارتباط سری و موازی میان مقاومتها شامل Rs و RP میباشد.
مدلی که در این پروژه استفاده شده است، مدل BP340 میباشد. ولتاژ خروجی این سیستم از نوع dc است. با توجه به پایین بودن ولتاژ خروجی سیستم فتوولتاییک، جهت کاربرد در سیستم توزیع الکتریکی لازم است از یک مبدل boost (افزاینده ولتاژ) در خروجی این سیستم استفاده شود تا ولتاژ خروجی به مقدار مطلوب برسد. توان تولیدی سیستم فتوولتاییک توان اکتیو بوده و این سیستم قادر به تولید توان راکتیو نمی باشد.
با افزایش ولتاژ خروجی توان اکتیو تولیدی به مقدار نهایی خود که برای این مدل به خصوص 40 وات است رسیده و پس از ولتاژ مشخصی به صفر می گراید. با توجه به dc بودن ولتاژ خروجی لازم است پس از افزایش ولتاژ خروجی سلول خورشیدی توسط مبدل بوست توسط یک اینورتر سه فاز 12 تریستوره ولتاژ مذکور از حالت مستقیم به سه فاز 380 ولت (از نوع متناوب) تبدیل می شود. با توجه به عملکرد تریستورها در اینورتر و وجود فرکانس های سوییچینگ در آن مقداری هارمونیک در ولتاژ خروجی اینورتر ظاهر می شود. وجود هارمونیک در مدارات الکتریکی علاوه بر افزایش تلفات انرژی الکتریکی موجب بروز پدیده تشدید و ایجاد نویز در مدارهای مخابراتی مجاور تجهیزات دارای هارمونیک می شود. لذا استخراج هارمونیک و حذف آن با توجه به مشکلات گفته شده ضروری است. در سیستم نیز بلوک تشخیص هارمونیک وجود دارد که قادر به استخراج و حذف هارمونیک های فرکانس بالا و مشکل ساز در سیستم است. مدل دینامیکی بلوک THD به صورتی است که اگر هارمونیک های دارای دامنه زیاد را به طور کامل حذف نموده و هارمونیک هایی با دامنه خیلی کم که تداخلی در سیستم ایجاد نمی کند را حذف نمی کند.
در این پروژه سیستم سرعت ثابت توربین بادی بر روی ژنراتور القایی مورد بررسی قرار گرفته است. که سرعت بادی برابر با 13.5متر بر ثانیه و سرعت پایه 10متر برثانیه درنظر گرفته شده است.
کنترل زاویه پره توربین برای اخذ حداکثر توان الکتریکی از توربین بادی ضروری است. با کاهش زاویه چرخش پره توربین ضریب توان توربین بادی افزایش می یابد. سرعت توربین بادی پس از عبور از یک بهره تناسبی وارد تابع محاسبه کننده سرعت توربین بادی می شود. این تابع یک تابع غیر خطی است که سیگنال خروجی این تابع، به عنوان توان خروجی توربین بادی در نظر گرفته می شود. در ضمن توان مکانیکی ورودی توربین بادی پس از مقایسه با مقدار مرجع سیگنال کنترل تیغه پره توربین را تولید می کند که وارد کنترل کننده PI که پارامترهای آن (7=Kp و 35=Ki) به وسیله یکی از الگوریتم های بهینه سازی استخراج شده می شود. این کنترل کننده زاویه پره توربین را طوری تنظیم می کند که ضریب قدرت و توان خروجی توربین حداکثر شود. سیگنال خروجی کنترل کننده وارد بلوک محاسبه گر ضریب قدرت شده و پس از ضرب شدن در سیگنال توان مکانیکی، سیگنال توان خروجی توربین بادی را تولید می کند که به همراه توان خروجی سیستم فتوولتاییک جهت تامین بار سیستم توزیع تولید می شود. که تولید توان الکتریکی در توربین بادی توسط ژنراتور القایی (آسنکرون) صورت می گیرد.
بلوک MPPT نقاطی از صفحه خورشیدی را که در آن حداکثر توان الکتریکی از نور خورشید قابل دریافت می باشد را مشخص می کند که با این بیشترین توان از سیستم فتوولتاییک اخذ می شود. همچنین الگوریتم استفاده شده در سیستم سلول خورشیدی الگوریتم P&Oمی باشد که برای تولید توان الکتریکی در هوای آفتابی به کار برده می شود. برای تولید میدان مغناطیسی در روتور ژنراتور القایی مورد استفاده در توربین بادی از سیستم تحریک استفاده می شود. با عبور جریان از سیسم پیچ تحریک ژنراتور القایی و چرخش روتور از طریق نیروی باد مطابق قانون القای مغناطیسی فارادی ولتاژی در سیم پیچی روتور القا می گردد و این میدان مغناطیسی از طریق فاصله هوایی بین روتور و استاتور بر روی سیسم پیچی استاتور القا می گردد و موجب تولید ولتاژ در استاتور می شود که با متصل شدن استاتور به شبکه توزیع جریان در سیم پیچی استاتور جاری شده و موجب انتقال توان الکتریکی به بار می شود. به منظور تامین بخشی توان بار سیستم توزیع علاوه بر سیستم فتوولتاییک و توربین بادی سرعت ثابت از یک منبع سه فاز که از طریق یک خط انتقال 63 کیلو ولت و یک ترانسفورماتور کاهنده 20/63 کیلو ولت و یک بریکیر سه فاز به بار متصل شده استفاده می شود. به علاوه به منظور ذخیره بخشی از انرژی الکتریکی تولید شده در سیستم فتوولتاییک از یک باتری شارژر استفاده می شود. وجود این باتری شارژر در شرایطی که تولید توان الکتریکی از طریق سایر منابع تولید توان الکتریکی (سیستم فتوولتاییک، توربین بادی و منبع سه فاز) با کاهش مواجه می شود ضروری است چراکه در صورت لزوم می تواند با تزریق توان ذخیره شده به شبکه انرژی الکتریکی مورد نیاز بار سیستم را تامین نماید. با توجه به عملکرد بریکر سه فاز در هنگام قطع و وصل توان انتقالی از منابع تولید کننده به بار سیستم توزیع یک سری هارمونیک با دامنه بسیار زیاد در کل سیستم به وجود می آید. از آنجایی که دامنه این هارمونیک ها با گذشت زمان کاهش می یابد لذا وجود چنین هارمونیک هایی در شبکه توزیع در عملکرد تجهیزات به کار رفته در سیستم و کل سیستم کم اثر بوده و از آنالیز آنها صرفنظر می شود. همچنین در هنگام متصل شدن ژنراتور القایی به شبکه به دلیل پدیده زیر سنکرون نوسانات و هارمونیک هایی به وجود می آید که در صورت تداخل فرکانس نوسانات آنها با فرکانس نوسانات اصلی شبکه موجب بروز پدیده تشدید زیر سنکرون می شود. که فرکانس نوسانات ایجاد شده کمتر از فرکانس نوسانات اصلی سیستم (50 هرتز) می باشد.
پیشنهادات:
پیشنهاد می‌گردد، برای کنترل‌کننده حالت شارژ، متغیرهای ورودی بیشتری درنظر گرفته شود تا دقت بهتر و سرعت شارژ بیشتری به‌دست آید و کنترل‌کننده نسبت به بارهای زیادتر مقاومت بیشتر داشته باشد.
پیشنهاد می گردد که برای کنترل همزمان پهنای پالس و فرکانس کلیدزنی جهت تثبیت ولتاژ و یا جریان خروجی جهت شارژمناسب باتری و یا تعقیب نقطه توان ماکزیمم درسلولهای خورشیدی از مبدل تشدیدی llc استفاده شود.
استفاده از پنل خورشیدی با سلول های خورشیدی بیشتر از 67
بررسی حذف هارمونیک های فرکانس پایین تولید شده در خروجی اینورتر
مراجع
[1] E. Meissner and G. Richter, “Vehicle electric power systems are under change!
Implications for design, monitoring and management of automotive batteries”,
Journal of Power Sources, No. 95, pp. 13-23, 2001.