شاو جيان تشيانغ، وتشن عير كوي، وهوانغ شياو بنغ تشن شوان ل
(كلية الهندسة الكهربائية والأتمتة، جامعة شاندونغ للعلوم والتكنولوجيا، وتشينغداو 266590)
من أجل تحسين الاستفادة من طاقة الرياح، وذلك باستخدام غير المنضبط والطوبوغرافية CUK ثلاث مراحل رئيسية دائرة المعدل ودائرة المروحية يتم ضبط عن طريق تغيير واجب دورة PWM الناتج الجهد هو حيوي الدائرة CUK، المراقب اضطراب باستخدام طريقة الحد الأقصى تتبع باور بوينت (MPPT ) السيطرة، لتحقيق أقصى قدر من تتبع قوة توربينات الرياح. وأخيرا، فإن استخدام إعداد وظيفة الأداء S-وظيفة في MATLAB خوارزمية أدوات محاكاة للتحكم MPPT على أساس اضطراب طريقة مراقب، جنبا إلى جنب مع نظام طاقة الرياح SIMULINK منصة محاكاة لبناء. نتائج المحاكاة تبين أن هذه الطريقة يمكن أن تحقق بسرعة أقصى تتبع السلطة، لديه أداء جيد ديناميكية.
الحد الأقصى تتبع باور بوينت، والدائرة CUK، S-وظيفة، MATLAB
مع تزايد ندرة من الناس والطاقة غير المتجددة الطاقة المتجددة النظيفة بقلق متزايد، أصبحت طاقة الرياح دورا هاما في تطوير الطاقة الحالية. في أنظمة توليد الطاقة من الرياح، الرياح معدل استخدام الطاقة هو مؤشر مهم من طاقة الرياح. الهدف تتبع أقصى قوة الرياح نظام توليد الطاقة لتتبع التغيرات في سرعة الرياح، في الوقت الحقيقي لنسبة السرعة القصوى طرف، مما أدى إلى الحد الأقصى عامل الاستفادة من ظروف الرياح على سرعة الرياح، والحد الأقصى تتبع طاقة الرياح. هذه المادة على أساس هذه الفكرة، من خلال الكشف في الوقت الحقيقي من الانتاج الحالي والجهد الدوائر CUK، وتعديل واجب دورة PWM، وأقصى نسبة سرعة غيض من المسار، والطاقة القصوى الرياح. وأخيرا، وذلك باستخدام MATLAB / منصة SIMULINK لبناء دائرة المعدل ثلاث مراحل ومضاهاة الدائرة CUK المروحية غير المنضبط الدائرة طوبولوجيا القائم، للتحقق من موثوقية هذه الطريقة.
1 سرعة الرياح محاكاة
باعتبارها القوة الدافعة لطاقة الرياح الرياح، ويحدد بشكل مباشر على أداء ديناميكية آلة الرياح. لذلك لا بد من محاكاة بشكل صحيح في سياق دراسة نظام توليد الطاقة من الرياح. من أجل تحسين سرعة الرياح محاكاة، وتوفير الراحة للمحاكاة لاحقة، وعادة بشكل كبير Vbase الرياح، والتدرج الرياح Vgust، Vstep خطوة الرياح، وتكوين الرياح تتكون من الرياح عشوائي Vrandom [12] لمحاكاة V. سرعة الرياح
حيث، T1، t1r تمثل خطوة الرياح، والتدرج الرياح بدءا الوقت، الخبر، آر يمثل مدة كل الرياح الخطوة، التدرج الرياح، Vsmax، Vgmax تمثل كل خطوة قيمة الحد الأقصى من الرياح، وطاقة الرياح التدرج، [فاي] ط الرياح يدل على زاوية مرحلة عشوائية؛ سيفرت (i) يشير إلى الطيفية سرعة الرياح دالة الكثافة.
ووفقا للتحليل أعلاه، وذلك باستخدام SIMULINK، نموذج سرعة الرياح التي بنيت كما هو مبين في الشكل.
النمذجة والطاقة القصوى من 2 الرياح استراتيجية مكافحة التوربينات
خلال عملية توربينات الرياح، والتي تحول طاقة الرياح إلى طاقة ميكانيكية يمكن أن ينظر إليه على أنه عملية دينامية معقدة. من وصف الهوائية الأساسية علما بأن توربينات الرياح من طاقة الرياح امتصاص الطاقة:
حيث، [رو] هو كثافة الهواء كغ / M3؛ r هي نصف قطر التوربين شفرة الرياح، وحدة م / ث، حزب المحافظين (، ) من معامل الطاقة، وتشير قيمة حجم وكفاءة توربينات الرياح طاقة الرياح، والتي صناعة التعبير عموما الصيغة (1)؛ [امدا] تمثل نسبة سرعة تلميح، تحددها سرعة من سرعة الرياح وطاقة الرياح التوربينات، مثل أن تعبير (3).
السرعة (CP ) المنحنيات وفقا للمعادلة (1)، (2)، ويمكن رسم معامل القدرة - منحنى السرعة (FIG 2)، قوة - التناوب منحنى السرعة (FIG 3). وهناك علاقة بين نسبة سرعة تلميح وتحليل معامل استخدام طاقة الرياح، تحت سرعة الرياح معينة، هناك ضم الى لجنة السرعة الأمثل (أي الأمثل طرف نسبة السرعة)، بحيث توربينات الرياح يمكن الحصول عليها باستخدام أقصى الريح معامل حزب المحافظين، في هذا الوقت لديها القدرة القصوى للتوربينات الرياح. وفقا لذلك، عندما يتم تغيير سرعة الرياح عن طريق ضبط سرعة دوران توربينات الرياح، بحيث يتم الحفاظ على نسبة سرعة تلميح في حالة النسبة المثلى سرعة غيض، والحد الأقصى تتبع السلطة لا يمكن أن يتحقق.
3 استراتيجية MPPT بناء على واجب
من أجل التغييرات الدراسة في السيطرة عليها + CUK الدائرة المدخلات والمخرجات تأثير مميز على نظام توليد الطاقة من الرياح، وذلك باستخدام النموذج يعادل هو مبين في تحليل FIG [34].
4، مولد المغناطيس الدائم متزامن والنصف الأول من جسر المعدل غير المنضبط جزء متصل، التيار المتردد إلى تيار مباشر لم يتغير قبل وبعد عملية تصحيح الطاقة:
الجانب حيث، الشركة المتحدة للتنمية، مؤسسة آي دي سي على التوالي تصحيح DC الجهد والتيار، المرحلة، الإيج تمثل AC مرحلة الجهد، والمرحلة الحالية. هذا المقال المعدل غير المنضبط متصلا الجانب AC من الجهد خط AC يحدد موقف الذروة كما هو Upmax، الجانب DC:
بواسطة الصيغة السابقة (3)، (4) ويمكن الحصول على:
الدائرة CUK وفقا للمبدأ، ويمكن استخلاص العلاقة الرياضية بين دورة الجهد والحالية والعمل الثلاثة. عند الوصول إلى حالة مستقرة، والجهد على مكثف بقايا الدائرة C باك ثابتة إلى حد كبير، كما UC1 و، والجهد عبر مغو L2 L1 والشحن والتفريغ من الصفر [5] في الدورة.
لمغو L1، وفترة التوصيل، وخلال الاغلاق، هو:
لمغو L2، وفترة التوصيل، وخلال الاغلاق، هو:
بواسطة الصيغة (3)، (4) لإعطاء:
الصيغة (10)، (11) يمكن الحصول عليها:
ويمكن اعتبار RL باسم المقاومة المكافئة للدارة تحميل CUK يمكن الحصول عليها من خلال التحليل السابق، يمكن أن ينظر إلى هذا الأخير غير المنضبط الدائرة جسر المعدل باعتبارها الدائرة المكافئة للمقاومة RL بسيطة، ولكن هذه المرة على حلبة الحمل والتبديل السيطرة عليها و نسبة اجب ذات الصلة. تعديل القيمة الحالية في الدائرة حثي عن طريق ضبط دورة العمل من التبديل السيطرة عليها، من أجل تحقيق أقصى قدر من السيطرة على السلطة.
4 شهادة وظيفة MPPT تحكم S-وظيفة تنفيذها
المبدأ تحكم MPPT: أخذ العينات CUK الوقت الدائرة طن من انتاج التيار الكهربائي، الحالية وبحساب انتاج الطاقة حزب العمال (ن) من الوقت، مقارنة مع الوقت السابق حزب العمال انتاج الطاقة (ن 1)، وإذا كان حزب العمال (ن) - حزب العمال (ن 1) < 0، يتم إضافة علامة التغييرات اضطراب سرعة، وقيمة التدخل قيمة سرعة في المرة السابقة وسرعة دوران للحصول على قيمة سرعة هذه اللحظة. ووفقا للتحليل أعلاه، والعملية برمتها هي عن طريق تغيير دورة اجب التبديل
ولتحقيق. أثناء تشغيل النظام، عندما يتم تغيير نسبة واجب وCUK مولد الدوائر الحالية يتم تغيير الجانب الموالي [67]. عندما زاد زيادة نسبة واجب، تيار الجانب الموالي مولد أيضا، تنخفض السرعة، ومولد يعمل في نقطة الطاقة القصوى، أي عندما سيتم زيادة سرعة الرياح ثابت، وانتاج الطاقة من توربينات الرياح لتحقيق أقصى قوة تتبع للتوربينات الرياح. مخطط السيطرة MPPT منها كما هو مبين في الشكل.
في MATLAB منصة المحاكاة، ويمكن أكبر تتبع خوارزمية طاقة الرياح تجعل من السهل استخدام منصة وظيفة S. S وظيفة هو وصف لغة برمجة الكمبيوتر نظام ديناميكي، لديه جملة MATLAB الاحتجاج خاص، وذلك باستخدام وظيفة التي يمكن أن تكون على استعداد مع يحلون ODE الحوسبة التفاعلية [89].
هذا التفاعل بين وحدات تتفاعل مع SIMULINK بنيت في حلالا ولها تشابه كبير. S وظيفة شكل شامل جدا، والذي يتضمن مستمرة، المنفصلة والمختلطة الأنظمة الثلاثة، بحيث أن معظم نموذج SIMULINK يمكن وصف وظيفة S [10]. باستخدام هذه المحاكاة منصة برمجيات UserDefined وظائف المكتبة وظيفة S يمكن إضافتها بسهولة إلى نموذج SIMULINK. في هذا النظام، وتعيين القيمة الأولية للدولة متغير x هو س = [0،0.001،0.48]، على التوالي، وتمثل السلطة، حجم الخطوة، قيمة أولية من نسبة واجب. من خلال جمع الجهد والتيار CUK دائرة الانتاج، وأخذ عينات وظيفة التحديث بتحديث مستمر القيم منها.
5 نتائج المحاكاة
MATLAB / SIMULINK برامج المحاكاة لديه وظيفة قوية من هذه الورقة، ونموذج المحاكاة التي نوقشت أعلاه. نموذج النظام هو مبين في الشكل. يتكون هذا النموذج من وحدات وحدة الرياح الرئيسية، توربينات الرياح، مولد المغناطيس الدائم متزامن، وهي وظيفة كتابية في البرمجة وظيفة SFunction MPPT، على حلبة CUK. الدائرة CUK المستخدمة فيها وجود المدخلات، تموج الانتاج، خرج مجموعة واسعة الجهد من الخصائص. المعلمات المحاكاة المستخدمة هنا هي على النحو التالي:
قوة 5 كيلو واط توربينات الرياح في التصنيف، في دائرة نصف قطرها شفرة تأخذ 1.2 متر، والحد الأقصى الرياح استخدام الطاقة معامل هو 0.48، ومجموعة شفرة زاوية الملعب ل0؛ المغناطيس الدائم مولد تصنيف القوة من 5 كيلوواط، د المحور، ف محور الحث أخذ 0.3 MH، حجم تدفق اتخاذ 0.5 البنك الدولي، وعدد الزوج القطب اتخذت 14، مغو L1 اتخاذ 2.5 MH، وL2 الحث اتخذت 2300 MH، مكثف C1 يأخذ 470 F، مكثف مرشح تحميل C2 هو 470 F، تحميل R اتخذت 80 أوم، وتيرة التحول من قوة 10 كيلو هرتز.
الأولي نظرا إلى حد كبير سرعة الرياح 4 م / ث، وقت بدء عاصفة ر = 2 ثانية، أقصى عاصفة من 6 م / ث، مدة عاصفة من 3 ثوان، والرياح وقت البدء خطوة ر = 5 ثوان، خطوة أقصى الرياح 4 م / ث، ومدة خطوة الرياح 2 ثانية، والرياح عشوائي على العملية برمتها. هو محاكاة النظام برمته على منصة محاكاة و 7 و 8 هو مبين في نتائج المحاكاة التي تم الحصول عليها.
6. الاستنتاجات
بواسطة MATLAB / SIMULINK S-وظيفة وظيفة الإنترنت، عن طريق تغيير دورة اجب دائرة التحكم CUK، من أجل تحقيق أقصى قدر من تتبع قوة توربينات الرياح. يمكن التحقق من المحاكاة، ويمكن للطريقة تحقيق أقصى بسرعة تعقب الطاقة لديها أداء ديناميكي جيد.
مراجع
[1] وانغ تشاو، وهوانغ تشون تكنولوجيا الالكترونيات والكهرباء (5th الطبعة) [M] بكين: الميكانيكية صناعة الصحافة، 2009.
دراسة PMSG نظام توليد طاقة الرياح [2] وي تشانغ وانغ يو يانغ يي محرك مباشر [J] أتمتة التصنيع، 2012،34 (7) :. 14.
. [3] لى يانغ دراسة ومحاكاة أساليب MPPT المغناطيس الدائم مباشرة محرك نظام طاقة الرياح [D] تشينهوانغداو: جامعة يانشان 2010.
. [4] وو هاو تيان المغناطيس الدائم مباشرة محرك الرياح نظام توليد الطاقة استراتيجية بحث و[D] التحكم في الشبكة آنشان: جامعة لياونينغ للعلوم والتكنولوجيا، 2013.
[5] لى وبنج، Yuanjie بينغ، Kongjun شيا .Simulink محاكاة الاتصالات تعليمي [M] بكين: الدفاع الوطني صناعة الصحافة، 2006.
[6] تشانغ لين، هو جين تاو شياو وانغ شبين نظرية التحكم الحديثة [M] بكين: مطبعة جامعة تسينغهوا، 2008.
[7] VEAS D R، DIXON J W، أوي B T. حمولة الرواية أسلوب التحكم الحالية لإحدى الشركات الرائدة في معامل القدرة مصدر الجهد PWM المعدل [J] IEEE عملية على إلكترونيات القوى، 1994،9 (2) :. 152160.
[8] CHOI J W، SUL S K. جديد تحكم الرقابة الحالي وقت conceptminimum الحالية في conveter threephase PWM [J] IEEE عملية على السلطة الالكترونية، 1997،12 (1) :. 122133.
[9] TEZ E S. A فهم بسيط من fieldorientation عن التحكم في المحركات AC [C] مكافحة ناقلات الأمراض والتحكم المباشر العزم للمحركات الحثية، IEEE الندوة، 1995 :. 3 / 13 / 4.
[10] تشانغ جيان تشونغ تشنغ مينغ، وتشن Zhe.Pitch السيطرة زاوية لتوربينات الرياح متغيرة السرعة [C] المؤتمر .International على رفع القيود التنظيمية مرفق الكهرباء وإعادة الهيكلة وتكنولوجيا الطاقة، 2008.Nanjing 2008: 26912696.
