This paper proposes a new topology for wind turbine system based on doubly-fed induction generator (DFIG). The DFIG grid-side converter in that application will operate together with a double-tuned passive filter. The combination of the classical grid-side converter plus the double-tuned passive filter will result in the double-tuned hybrid filter. The passive filter will be tuned to eliminate two harmonic frequencies, 3th and 5th-order harmonics. While the active filter will compensate the rest of harmonics present in the load current. A detailed mathematical model about both systems: doubly-fed induction generator and the double-tuned passive filter is shown in that work, and simulation results are presented in order to prove the proposal presented

چکیده

این مقاله یک توپولوژی جدید برای توربین بادی برپایه ژنراتور القایی دارای تغذیه دوبل (DFIG) پیشنهاد می کند. مبدل جانبی شبکه DIFG در این زمینه کاربردی همراه با فیلتر غیرفعال دوبار تنظیم شده کار خواهد کرد. ترکیب کلاسیک مبدل جانبی شبکه به علاوه فیلتر غیرفعال دوبار تنظیم شده، فیلتر ترکیبی دوبار تنظیم شده را نتیجه خواهد داد. این فیلتر غیرفعال به منظور حذف دو فرکانس همزمان، هارمونیک های مرتبه سوم و مرتبه پنجم تنظیم خواهد شد. حال آنکه فیلتر فعال باقی هارمونیک موجود در جریان بار را جبران خواهد کرد. یک مدل ریاضی کامل در مورد هر دو سیستم: ژنراتور القای دارای تغذیه دوبل و فیلتر غیرفعال دوبار تنظیم شده، در این تحقیق نشان داده شده و نتایج شبیه سازی به منظور اثبات طرح پیشنهادی ارائه می شوند.

1-مقدمه

تولید برق از ژنراتورهای باد روز به روز طرافدار بیشتری پیدا می کند. در سال 2010، بیش از 10% از برق اروپا به وسیله این ژنراتور تولید می شود (1). صنعت انرژی باد در اروپا به دنبال دست یافتن به 180 گیگاوات در سال 2020 و 300 گیگاوات تا پایان سال 2030 است. مشخصه ژنراتورهای بادی این است که منبع انرژی تجدیدپذیر و پاک هستند. در کشورهای همانند دانمارک، آلمان و اسپانیا که برق حاصل از انرژی باد بخش قابل توجهی از کل برق تولیدی را اختصاص می دهد، آئین نامه های شبکه (GC) بطور فزاینده ای سخت تر می شوند (2). در این سناریوی بین المللی تمرکز بر انرژی باد، توربین های بادی برپایه ژنراتور القای دارای تغذیه دوبل (WT-DIFG) بسیار محبوب شده اند (3). کاربرد گسترده توربین های بادی برپایه DFIG به بار غیرخطی در سیستم قدرت افزوده شده است که نگرانی جدید را به وجود آورده است. این نگرانی آن است که هارمونیک های جریان و ولتاژ تولید می شوند. این مشکل را می توان با فیلتر توان اکتیو یا فیلتر توان ترکیبی برطرف کرد (4). با این حال راه دیگری براساس WT-DFIG وجود دارد که چندان مرسوم نیست. در این نوع کاربرد، یک مبدل از نوع مبدل پشت به پشت به عنوان یک فیلتر توان اکتیو بکار می رود. تنها مقالات کمی هستند که به این موضوع رسیدگی می کنند. در مرجع (3)، مؤلفین یک استراتژی کنترلی جدید برای مبدل جانبی شبکه (GSC) پیشنهاد کرده اند با این هدف که همانند فیلتری فعال عمل کند. مؤلفین مرجع (5) برخی مطالعات در مورد امکان پذیری استفاده از GSC مرتبط با یک WECS برپایه DFIG به عنوان فیلتر فعال موازی جهت ارتقای کیفیت برق با ارائه پشتیبانی شبکه تحت شرایط بار نامتعادل معرفی کرده اند. در مرجع (6)، مؤلفینبه مطالعه قابلیت فیلترینگ فعال یک DFIG در یک ایزولاسیون جدید انتخابی جریان هارمونیک شدید پرداختند. حلقه های جریان هارمونیک به کنترل مبدل سمت گردنده (RSC) افزوده شدند و جریان جبرانی هارمونیک ها به یک شبکه در نقطه اتصال انتقال داده شد تا هارمونیک هایی که در اثر بار غیرخطی حاصل شده اند، لغو شوند. در تحقیق (7)، مؤلفین به برسی توانایی کاهش جریان هارمونیک حاصل ازGSC پرداختند. یک بار غیرخطی به PCC متصل شد و فیلتر فعال جریان بار غیرخطی را جبران نمود و جریان دریافت شده از شبکه نیز به صورت شبه سینوسی درآمد...