This paper proposes a novel control technique to improve the power factor over a wide range of wind speeds in a wind energy conversion system (WECS) using a current source inverter (CSI) and an electrically excited synchronous generator. The system consists of diode rectifier on the generator side, while a pulsewidth modulated CSI is on the grid side. In the proposed control scheme, the generator excitation is controlled with the wind speed to improve the grid power factor, while the control freedoms of the CSI are used to regulate the power output of the WECS to meet maximum power point tracking of wind energy. Theoretical analysis is conducted to investigate the feasibility and limits of this approach. The simulation model for the proposed WECS is developed, and the simulation results confirm the validity of the theoretical analysis. With the proposed power factor control scheme, improvements of grid-side power factor are achieved over a wider range of wind speeds

چکیده

این مقاله یک تکنیک کنترلی جدید برای بهبود ضریب توان در یک بازه ی وسیعی از سرعت های باد در یک سیستم تبدیل انرژی باد (WECS) با استفاده از یک اینورتر منبع جریان (CSI) و یک ژنراتور سنکرون بطور الکتریکی تحریک شده پیشنهاد می کند. این سیستم از یکسو کننده ی دیودی در سمت ژنراتورو یک CSI مدوله شده ی پهنای باند در سمت شبکه تشکیل شده است. در ساختار کنترلی پیشنهادی، تحریک ژنراتور با سرعت باد کنترل می شود تا ضریب توان شبکه بهبود یابد، در حالیکه از کنترل CSI برای تنظیم توان خروجی WECS استفاده می کند تا ردیابی نقطه ی توان ماکزیمم انرژی باد انجام شود. تحلیل نظری برای بررسی عملی بودن و محدودیت های این روش انجام می شود. مدل شبیه سازی شده برای WECS پیشنهادی فراهم می شود، و نتایج شبیه سازی صحت تحلیل نظری را تایید می کنند. با ساختار کنترل ضریب توان پیشنهادی بهبودهایی در ضریب توان سمت شبکه در سرعت های مختلف باد حاصل شد

1-مقدمه

سیستم تبدیل انرژی باد (WECS) مبتنی بر مبدل منبع جریان (CSC) مزیت هایی از جمله توپولوژی ساده، شکل موج های سمت شبکه ی خوب، و حفاظت در برابر اتصال کوتاه به دلیل اندوکتانس بالا در چوک DC دارد [1]. پیش تر تحقیقاتی بر روی چند توپولوژی ممکن که می توانستند الزامات شبکه را در خصوص تقویت ولتاژ و فرکانس شبکه و نیز قابلیت تحمل بروز خطا براورده کنند، انجام شد.  اگرچه از آنجایی که سرعت باد ثابت نیست، سیستم باید بتواند ماکزیمم انرژی ممکن را از باد بگیرد (ردیابی نقطه ی ماکزیمم توان یا MPPT) و نیز در ماکزیمم بازه ی ممکن سرعت باد توقعات ضریب توان را براورده کند...