%41تخفیف

دانلود پروژه:افزایش قابلیت اتصال به شبکه توربین بادی DFIG در زمان خطا با استفاده از یک نوع محدود کننده جریان استاتیکی

تعداد 102 صفحه فایل word قابل ویرایش

Site: www.filenaab.ir

  کارشناسی ارشد در رشته ي برق گرايش قدرت

عنوان :

افزایش قابلیت اتصال به شبکه توربین بادی DFIG در زمان خطا با استفاده از یک نوع محدود کننده جریان استاتیکی

چکیده :

يكي از انواع توربين هاي سرعت متغير، توربين هاي بادي مجهز به ژنراتور القايي از دو سو تغذيه است. در اين نوع توربین بادی ، ژنراتور القايي روتور سيم پيچي از طريق استاتور به شبكه قدرت متصل مي شود و روتور از طريق مبدل الكترونيك قدرت با توان نامي در حدود 25-30 درصد توان نامي ژنراتور به شبكه قدرت متصل مي شود.  مبدل الكترونيك قدرت شامل مبدل طرف روتور و مبدل طرف شبكه است كه به طور پشت به پشت از طريق يك خازن اتصال DC به هم متصل شده اند. ايراد اصلي توربين هاي بادي سرعت متغير به خصوص توربين هايي كه به DFIG مجهز اند، عملكرد آن ها در طي بروز اتصال كوتاه در شبكه است. اتصال كوتاه روي سيستم قدرت حتي اگر از محل توربين بادي دور باشد باعث ايجاد افت ولتاژ در نقطه اتصال توربين بادي با شبكه قدرت مي شود. اين امر باعث افزايش جريان در سيم پيچ استاتور مي شود. به خاطر كوپل مغناطيسي بين استاتور وروتور، اين جريان در مدار روتور و مبدل الكترونيك قدرت ديده مي شود، چون ظرفيت مبدل 25-30 درصد ظرفيت ژنراتور است اين جريان منجر به آسيب ديدن مبدل مي شود. تا چند سال پيش، بيشتر اپراتور هاي شبكه نياز نداشتند تا  توربين هاي بادي در هنگام اتصال كوتاه، شبكه را تغذيه كنند و هنگامي كه يك حالت غير عادي در ولتاژ شبكه شناسايي مي شد، آن ها را از شبكه جدا مي كردند. با افزايش ظرفيت انرژي بادي در سيستم قدرت در سال هاي اخير و افزايش سهم آن ها در تامين توان در سيستم قدرت، از دست دادن ناگهاني و بزرگ توربين هاي بادي در طي بروز اتصال كوتاه در شبكه مي تواند باعث خاموشي هاي وسيع و ناپايداري در سيستم قدرت شود. در اين پایان نامه يك روش جديد براي افزایش قابلیت عملكرد بي وقفه توربين بادي مجهز به ژنراتور القايي از دو سو تغذيه در طي بروز خطا در شبكه ارايه شده است. يك محدود كننده جريان خطا به طور سري با مدار روتور قرارمي گيرد، در طي بروز خطا محدود كننده جريان  وارد مدار مي شود تا از افزايش جريان در مدار روتور جلوگيري كند. هنگامي كه خطا رفع شد از مدار روتور خارج مي شود. صحت و عملكرد روش ارائه شده  با شبيه سازي سيستم قدرت نمونه در محيط نرم افزار PSCAD/EMTDC بررسی و تاييد مي شود.

کلید واژه ها : توربین بادی DFIG ، محدود کننده جریان خطا ، قابلیت اتصال به شبکه

فهرست مطالب

عنوان مطالب

شماره صفحه

                                                                                                      

                                               فصل اول – بررسی منابع

      1-1) مقدمه

1

      1-2) تاریخچه انرژی باد

2

      1-3) توربين بادي

7

      1-4) انواع توربين بادي

11

      1-5) خصوصيات استاتيكي توربین بادی

12

      1-6) اجزاي توربین بادي

14

      1-7) انواع توربین بادي از نظر سرعت عملکرد

14

        1-7-1) توربین بادی سرعت ثابت

14

        1-7-2) توربین بادی سرعت متغیر محدود

16

        1-7-3) توربین بادی سرعت متغیر

17

          1-7-3-1) توربین بادی سرعت متغیر مبدل کسر توان

17

          1-7-3-2) توربین بادی سرعت متغیر مبدل تمام توان

19

      1-8) ژنراتورهای مرسوم توربین های بادی سرعت متغیر

20

        1-8-1) ژنراتور هاي سنكرون

20

          1-8-1-1) ژنراتورهاي سنكرون با سيم پيچ ميدان

20

          1-8-1-2) ژنراتور هاي سنكرون مغناطيس دايم

21

        1-8-2) ژنراتور القايي

22

          1-4-2-1) ژنراتورالقايي از دو سو تغذيه

23

          1-4-2-2) ژنراتورالقايي روتور قفس سنجابي

24

        1-8-3) انواع ديگر

25

          1-8-3-1) ژنراتور القايي ازدو سو تغذيه بدون جاروبك BDFM

25

          1-8-3-2) ژنراتور القايي دو سرعته

26

      1-9) انواع توپولوژي اتصال توربين هاي بادي در مزرعه

27

      1-10) سيستم هاي قدرت بادي مجهز به DFIG

29

          1-10-1) منحنی LVRT

30

      1-11) اثرخطای شبکه بر روی توربین بادی DFIG

33

 

 

                       فهرست مطالب

        عنوان مطالب

 

شماره صفحه

 

      1-12) نتیجه گیری

35

                                                فصل دوم مواد و روشها

      2-1) مقدمه

39

      2-2) ژنراتور القايي از دو سو تغذيه

40

        2-2-1) مدل ماشين

41

        2-2-2) كنترل

44

           2-2-2-1) مبدل طرف شبکه

48

           2-2-2-2) کنترل لینک DC

49

           2-2-2-1) مبدل طرف روتور

50

      2-3) CROWBAR

52

      2-4) محدود كننده جريان خطا (FCL)

53

        2-4-1)راکتورهای محدود کننده جریان خطا

54

        2-4-2) Is limiter

55

        2-4-3) محدود كننده جريان خطاي استاتیکی

56

        2-4-4) محدود كننده جريان خطا ابر رسانا

60

2-5) افزایش قابلیت اتصال به شبکه با استفاده از محدود کننده جریان            خطای استاتیکی پیشنهادی

60

      2-6) نتیجه گیری

62

                                                فصل سوم –  شبيه سازي

      3-1) مقدمه

64

      3-2) قابلیت اتصال به شبکه در زمان خطا

65

      3-3) سیستم قدرت نمونه

65

      3-4) نتایج حاصل از شبیه سازی

67

        3-4-1) توربین بادیDFIG  واحد متصل به شبکه

67

          3-4-1-1) سیستم قدرت بدون FCL

67

          3-4-1-2) سیستم قدرت مجهز به FCL

70

        3-4-2) مزرعه بادی متصل به شبکه

73

                            

                  فهرست مطالب

عنوان مطالب

 

شماره صفحه

          3-4-2-1) سیستم قدرت بدون FCL

73

          3-4-2-2) سیستم قدرت مجهز به FCL

76

                          فصل چهارم نتیجه گیری و پیشنهادات

      4-1) نتیجه گیری

81

      4-2) پیشنهادات

82

         مراجع

83

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  فهرست جدول­ها

عنوان

شماره صفحه

                                                                                                      

 

1-1 : هزينه هاي مربوط به ساخت يك توربين بادي به ازای هر مگا وات

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست نمودارها

عنوان

شماره صفحه

                                                                                                      

 

1-1 : ظرفيت نيروگاه هاي بادي نصب شده درجهان تا سال 2011

6

2-1: ظرفيت نصب شده انواع نيروگاه ها در کشورهای صنعتی در سال 2011

6

 

°

°

°       

°       

                                                                                                     

فهرست شكل‌ها

عنوان

شماره صفحه

                                                                                                      

 

1-1 : اجزاي اصلي سيستم تولید برق با استفاده ار توربین بادی

7

2-1 : برش پره توربين

12

3-1: مدل سازي توربين بادي

13

4-1: نمودار ضريب قدرت

13

5-1: اجزاي داخلي توربين بادي

14

6-1: ساختار توربین بادی سرعت ثابت

16

7-1: ساختار توربین بادی سرعت متغیر محدود

17

8-1: ساختار توربین بادی سرعت متغیر مبدل کسر توان

18

9-1: ساختار توربین بادی سرعت متغیر مبدل تمام توان

19

10-1: ژنراتورسنكرون با سيم سيم پيچي ميدان

20

11-1 : ژنراتور سنكرون مغناطيس دايم

22

12-1 : PMSG با مبدل PWM

22

13-1 : ژنراتور القايي از دو سو تغذيه

23

14-1 : توربین بادی سرعت متغیر با استفاده از ژنراتور القايي روتور قفسي

24

15-1 : نحوه اتصال BDFM

26

16-1 : جزئيات عملكرد BDFM

26

17-1 : انواع اتصال توربين بادي در مزارع بادي

27

18-1 : منحني LVRT در شبكه دانمارک

30

19-1 : منحني LVRT در شبكه آلمان

31

                            فهرست شكل‌ها

 

عنوان

شماره صفحه

20-1 : منحني LVRT در شبكه ایرلند

31

21-1 : منحني LVRT در شبكه بریتانیا

31

22-1 : منحني LVRT در شبكه اسپانیا

32

23-1 : منحني LVRT در شبكه ایتالیا

32

24-1 : منحني LVRT در شبكه ایالات متحده

32

1-2 : ساختار DFIG

40

2-2 : نحوه اتصال مبدل سمت روتور و شبكه به ژنراتور

41

3-2 : مدارمعادل DFIG

43

4-2 : ساختار اصلي كنترل RSC

46

5-2 : ساختاراصلي كنترل GSC

47

6-2 : حلقه كنترل جريان مبدل سمت شبكه

48

7-2 : حلقه كنترل ولتاژ اتصال DC

49

8-2 : طراحي حلقه كنترل جريان براي ثابت نگه داشتن فركانس سوييچينگ

51

9-2 : حلقه كنترل جريان مبدل سمت روتور با در نظر گرفتن ديناميك PWM

51

10-2 : حلقه كنترل سرعت DFIG

52

11-2 : مدار هاي CROWBAR

53

12-2 : برخي اتصالات متداول CLR

55

13-2 : : ساختار Is limiter

55

14-2 : ساختارهاي نمونه اي از محدود كننده جريان خطای استاتیکی

57

                          فهرست شكل‌ها

عنوان

شماره صفحه

15-2 : ساختارهاي نمونه اي از محدود كننده جريان خطای استاتیکی

58

16-2 : مدار معادل محدود كننده رزونانسي سري موازي در زمان اتصال كوتاه

58

17-2 : ساختار ديگري ازمحدود كننده جريان خطاي استاتیکی

59

18-2 : ساختار تکفاز محدودکننده جریان خطای استاتیکی پیشنهادی

60

19-2 : ساختار سه فاز محدودکننده جریان خطای استاتیکی پیشنهادی

          61

1-3 : سيستم قدرت نمونه-توربین بادی واحد

65

2-3 : سيستم قدرت نمونه- مزرعه بادی

66

3-3 : جريان روتور طي اتصال كوتاه تک فاز به زمین در شين سيستم قدرت      بدون FCL ، توربین بادی واحد

67

4-3 : جريان روتور طي اتصال كوتاه دو فاز به زمین در شين سيستم قدرت بدون FCL ، توربین بادی واحد

68

5-3 : جريان روتور طي اتصال كوتاه سه فاز به زمین در شين سيستم قدرت بدون  FCL، توربین بادی واحد

68

6-3 : ولتاژ باس مشترک طي اتصال كوتاه دو فاز به زمین در شين سيستم قدرت بدون FCL ، توربین بادی واحد

68

7-3 : ولتاژ باس مشترک طي اتصال كوتاه سه فاز به زمین در شين سيستم قدرت بدون FCL ، توربین بادی واحد

69

 

                                                  فهرست شكل‌ها

عنوان

شماره صفحه

   8-3 : جریان روتور طي اتصال كوتاه تک فاز به زمین در سيستم قدرت با در نظر گرفتن FCL ، توربین بادی واحد

69

   9-3 : منحنی LVRT شبکه د انمارک

70

 10-3 : جریان روتور طي اتصال كوتاه تک فاز به زمین در سيستم قدرت با در نظر گرفتن FCL ، توربین بادی واحد

71

11-3 : جریان روتور طي اتصال كوتاه دو فاز به زمین در سيستم قدرت با در نظر گرفتن FCL ، توربین بادی واحد

71

12-3 : جریان روتور طي اتصال كوتاه سه فاز به زمین در سيستم قدرت با در نظر گرفتن FCL ، توربین بادی واحد

71

13-3 : ولتاژ موثر پریونیت باس مشترک طي اتصال كوتاه تک فاز به زمین در سيستم قدرت با در نظر گرفتن FCL ، توربین بادی واحد

72

14-3 : ولتاژ موثر پریونیت باس مشترک طي اتصال كوتاه دو فاز به زمین در سيستم قدرت با در نظر گرفتن FCL ، توربین بادی واحد

72

15-3 : ولتاژ موثر پریونیت باس مشترک طي اتصال كوتاه سه فاز به زمین در سيستم قدرت با در نظر گرفتن FCL ، توربین بادی واحد

72

16-3 : جریان روتور طي اتصال كوتاه تک فاز به زمین در سيستم قدرت بدون در نظر گرفتن FCL ، مزرعه بادی

74

                                                 فهرست شكل‌ها

عنوان

شماره صفحه

17-3 : جریان روتور طي اتصال كوتاه دو فاز به زمین در سيستم قدرت بدون در نظر گرفتن FCL ، مزرعه بادی

74

18-3 : جریان روتور طي اتصال كوتاه سه فاز به زمین در سيستم قدرت بدون در نظر گرفتن FCL ، مزرعه بادی

75

19-3 : ولتاژ باس مشترک طي اتصال كوتاه تک فاز به زمین در شين سيستم قدرت بدون FCL ، مزرعه بادی

75

20-3 : ولتاژ باس مشترک طي اتصال كوتاه دو فاز به زمین در شين سيستم قدرت بدون FCL ، مزرعه بادی

75

21-3 : ولتاژ باس مشترک طي اتصال كوتاه سه فاز به زمین در شين سيستم قدرت بدون FCL ، مزرعه بادی

76

22-3 : جریان روتور طي اتصال كوتاه تک فاز به زمین در سيستم قدرت با در نظر گرفتن FCL ، مزرعه بادی

77

23-3 : جریان روتور طي اتصال كوتاه دو فاز به زمین در سيستم قدرت با در نظر گرفتن FCL ، مزرعه بادی

77

24-3 : جریان روتور طي اتصال كوتاه سه فاز به زمین در سيستم قدرت با در نظر گرفتن FCL ، مزرعه بادی

78

25-3 : ولتاژ موثر پریونیت باس مشترک طي اتصال كوتاه تک فاز به زمین در سيستم قدرت با در نظر گرفتن FCL ، مزرعه بادی

                                              فهرست شكل‌ها

78

عنوان

شماره صفحه

26-3 : ولتاژ موثر پریونیت باس مشترک طي اتصال كوتاه دو فاز به زمین در سيستم قدرت با در نظر گرفتن FCL ، مزرعه بادی

78

26-3 : ولتاژ موثر پریونیت باس مشترک طي اتصال كوتاه سه فاز به زمین در سيستم قدرت با در نظر گرفتن FCL ، مزرعه بادی

79

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo